Brevet FR2594956A1 — publié le 19870828

t- 2594956 La prseênte invention concerne ur dispositif destiné à me- surer la vitesse angulaire d'un corps en rotation, c'est-à-dire d'une roue, d'un arbre ou d'un élément similaire, et à produire un signal alternatif dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse angu- laire, comprenant un transmetteur de données de mesure conçu sous la forme d'un disque denté et un transducteur inductif fixe disposé à la périphérie du disque denté et séparé de ce dernier par un espace, le transducteur produisant un champ magnétique qui traverse l'espace. Des dispositifs de ce type munis de transducteurs, c'est-à- dire de capteurs, sont utilisés, par exemple, pour mesurer le compor- tement en rotation de roues dans des systèmes de freinage antiblocage à commande électronique. Dans le régulateur de systèmes de freinage de ce type, les signaux des capteurs sont combinés logiquement et traités au moyens de circuits électroniques câblés ou commandés par programme. On produit ainsi des signaux de commande qui sont, par exemple, transmis à des valves hydrauliques multidirectionnelles à commande électromagnétique et qui provoquent donc la modulation dési- rée de la pression de freinage et, finalement, la régulation du glis- sement. De nombreuses variantes de transducteurs inductifs de ce ty- pe sont connues. Dans la demande de brevet allemand 20 19 801 est dé- crit un capteur qui comprend un aiman permanent et qui est est éga- lement disposé à la périphérie d'un disque denté qui sert de transmetteur de données de mesure et qui tourne avec le corps en ro- tation. Entre les épanouissements polaires de l'aimant et le disque denté est prévu un petit espace dans lequel se forme un champ magné- tique produit par l'aimant permanent. En raison de l'alternance des dents et des entre-dents, le champ magnétique change lors de la rota- tion du disque denté et induit, dans une bobine de mesure enroulée sur le noyau de l'aimant permanent, un signal alternatif dont la fré- quence est proportionnelle au mouvement de rotation du disque denté. L'amplitude du signal de mesure augmente également presque linéaire- ment avec le mouvement de rotation. Ceci constitue un inconvénient, dans la mesure o, à une vitesse de rotation réduite, seul un signal de mesure de très faible amplitude est disponible, ce signal de mesu- re ne pouvanr: être sépar de- ssnbis.: parasi'te in'. abie. qu'e. mettant ern oeuvre des moyenE électroniques importants. Er outre, on ne peut empêcher que, lorsque la roue est arrêtée, le disque denté soit magnétisé par le champ de l'aimant permanent, ce qui se traduit également par l'apparition de signaux parasites lors du fonctionne- ment. Enfin, le fonctionnement du capteur connu et/ou de ce disposi- tif de mesure est également affecté par des particules ferrugineuses qui peuvent s'accumuler sur les pôles sous l'action du champ de l'ai- mant permanent et provoquer des ponts de court-circuit. Des dispositifs de mesure de vitesse et/ou des transducteurs de type similaire sont également décrits, par exemple, dans les de- mandes de brevet allemand 21 13 307 et 34 00 870. La présente invention a pour but de remédier aux inconvé- nients indiqués ci-dessus propres aux capteurs connus et de fournir un dispositif permettant de mesurer la vitesse angulaire d'un corps en rotation, ce dispositif fournissant, sur toute la plage de fonc- tionnement et, en particulier, également à des vitesses angulaires réduites, un signal de mesure ou signal utile qui peut être séparé des signaux parasites et qui peut être analysé par des moyens élec- troniques comparativement réduits. Une fiabilité de fonctionnement élevée, même sur des périodes prolongées, est également requise. Il s'est avéré que ce but pouvait être atteint de façon étonnamment simple et techniquement évoluée au moyen d'un dispositif de mesure du type indiqué précédemment, dont le perfectionnement ré- side en ce que le champ magnétique est produit au moyen d'un l'enrou- lement d'excitation qui est disposé sur un noyau de bobine et qui est parcouru par un courant continu régulé lorsque le dispositif de mesu- re fonctionne, et en ce qu'il est prévu un second enroulement, à sa- voir un enroulement de mesure, dans lequel peut être induit un signal de sortie du transducteur, représentant le signal de mesure, en cas de changement du champ magnétique intervenant à la suite d'un mouve- ment de rotation du disque denté. Conformément à l'invention, un champ magnétique régulé est donc produit, au lieu d'un champ d'aimant permanent, dans l'espace situé entre le disque denté et le transducteur. Lorsque l'alimen- tation électrique es, inLerroupuó - comme c'est 1- cas, dans un vehi- cule automobile, lorsque l'allumage a ét& coupé -, le champ magnéti- que est ramené à zéro, de sorte que des particules de fer ou des déchets d'abrasion accumulés, dans la zone de l'espace, sur le p8le ou sur les épanouissements polaires puissent être éliminés et ne pro- voquent plus de défauts de fonctionnement. En outre, la régulation du courant d'excitation permet d'obtenir un champ magnétique élevé, même à faible vitesse, ce champ magnétique produisant, au cours de cette phase de fonctionnement, un signal de mesure présentant une amplitude comparativement importante. Cependant, lorsque la vitesse augmente, le courant d'excitation régulé diminue, ce qui permet de réduire la charge imposée à la batterie et d'obtenir une amplitude de signal de mesure constante ou légèrement croissante. Ceci a pour conséquence d'améliorer considérablement l'aptitude à l'analyse du signal de me- sure et de réduire les moyens électroniques nécessaires à cette opé- ration. Conformément i un mode de réalisation avantageux de la pré- sente invention, le transducteur est équipé d'un circuit électronique de régulation à boucle fermée qui produit le courant continu régulé parcourant l'enroulement d'excitation. De manière appropriée, le niveau du courant continu qui par- court l'enroulement d'excitation peut Etre régulé en fonction du ni- veau du signal de mesure redressé du transducteur. Dans de nombreux cas, il est avantageux de faire varier, au moins approximativement, le niveau du courant continu régulé de façon inversement proportion- nelle au niveau du signal de mesure redressé. Conformément à un autre mode de réalisation de la présente invention, les deux enroulements, à savoir l'enroulement d'excitation et l'enroulement de mesure, sont disposés autour d'un noyau de bobine commun comprenant une face extrime et/ou une face de p8le tournée vers le disque denté, cette face délimitant l'espace qui est situe entre le-disque denté et le transducteur et qui est traversé par le champ magnétique. Un autre mode de réalisation de la présente invention con- siste en ce que le circuit de régulation à boucle fermée comprend une y-L résistance variable, par exemple ur! transistor, par l'intermédiaire de laquelle l'enroulement d'excitation est relié à une source de ten- sion continu ou de courant continu, et qu'il est possible, au moins approximativement, de faire varier de façon proportionnelle au niveau du signal de mesure redressé. De manière appropriée, entre la conne- xion de commande de la résistance variable - c'est-à-dire, dans le cas particulier indiqué ci-dessus, la base du transistor - et la sor- tie de l'enroulement de mesure est prévu un étage d'amplification en aval duquel est monté un redresseur, par exemple un redresseur demi- onde. Les différents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue en coupe d'un transducteur du type conforme à l'invention et son agencement par rapport au disque denté, - la figure 2, un mode de réalisation particulièrement sim- ple d'un circuit de régulation I boucle fermée destiné I agir sur le courant d'excitation du transducteur. Comme indiqué Ila figure 1, le transducteur 1 du dispositif de mesure conforme I la présente invention ne compose pour l'essen- tiel d'un noyau 2 et de deux bobines ou enroulementa 3, 4, I savoir un enroulement d'excitation et un enroulement de mesure. Les deux bo- bines sont enroulées autour d'un support de bobines 5. Les bornes des enroulements sont désignées par 6, 7 et 8. Le noyau.2 est noraalement réalisé en matériau ferromagnétique. L'ensemble est logé dans un bot- tier 9 qui le protège des influences mécaniques et de l'humidité. Le transducteur 1 est fixé, par exemple, sur l'essieu du vé- hicule, tandis que le disque denté 10, conçu sous la forme d'un transmetteur de données de mesure, tourne avec la roue, l'arbre ou un autre corps en rotation dont la vitesse angulaire doit être mesurée. La face extrême ou de ple 11 du noyau 2 du transducteur 1, qui est tournée vers le disque denté 10, traverse le bottier et est conçue de manilère qu'un champ magnétique de densité relativement for- te soit produit dans l'espace bitué entre le disque denté 10, le transme:teur de donnéez de mesure et la face ex:rêmt ou dc pe 1; du transducteur 1, de sorte que lors du fonctionnement, lorsque le dis- que 10 tourne, le flux magnétique change brutalement lors du passage d'une dent à un entre-dent, de façon que, même en présence d'une faible vitesse angulaire - consécutive à cette variation de flux -, une tension de mesure suffisante soit induite dans l'enroulement de mesure. En l'occurence, la fréquence de la tension de mesure est di- rectement proportionnelle à la vitesse angulaire et au nombre de dents du disque denté 10. Avec un courant d'excitation constant, le niveau de la tension de mesure augmenterait et diminuerait propor- tionnellement à la vitesse angulaire. Un circuit de régulation à boucle fermée du dispositif con- forme à l'invention est représenté à la figure 2. Dans ce cas, un courant d'excitation, à savoir un courant continu régulé provenant de la batterie UB du véhicule servant en l'occurence de source de ten- sion, parcourt les bornes 7 et 8. Le niveau du courant d'excitation est régulé en fonction du signal de mesure prélevé aux bornes 6 et 7 de l'enroulement de mesure au moyen d'une résistance variable pouvant être commandée, en l'occurence d'un transistor T2. A cet ef- fet, un étage d'amplification V1 qui, en l'occurence, est composé pour l'essentiel d'un transistor T1, d'un diviseur de tension Ri, R2 et des résistances de collecteur et d'émetteur R3, R4, et en aval du- quel est prévu un redresseur demi-onde Dl, C4, est relié aux bornes 6 et 7 de l'enroulement de mesure par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage Cl. Le transistor T2, qui fait fonction de résistance va- riable et qui détermine le niveau du courant d'excitation, est ac- tionné par l'intermédiaire d'un diviseur de tension R5, R6 implanté à la sortie du redresseur demi-onde Dl, C4. "B" désigne la base, "E" l'émetteur et "C" le collecteur du transistor 12. En outre, un circuit d'analyse, dans lequel la fréquence du signal de mesure et donc les informations sur le comportement en ro- tation des roues sont analysées, est relié aux bornes 6, 7 de l'en- roulement de mesure 3 par l'intermédiaire de lignes de signaux non représentées. Le mode de fonctionnement du circuit de régulation à boucle - e - 2594956 fermi- represent& à la figure 2 es' ie sulvant Tant qut la roue, dont la vitesse angulaire doit être mesu- rée, et donc le disque,denté 10 sont immobiles ou ne tournent qu'à une vitesse très faible, la tension qui est présente à la sortie du redresseur demi-onde et/ou qui parcourt le diviseur de tension R5, R6 est minimale. Par conséquent, après avoir actionné l'allumage et donc mis en circuit la tension d'alimentation UB, le transistor T2 est à l'état passant par l'intermédiaire de la résistance de base R6. Au cours de cette phase, le courant d'excitation maximum possible, qui n'est limité pour l'essentiel que par la résistance d'émetteur R7 et par la résistance interne de l'enroulement d'excitation 4, parcourt le transistor T2 et l'enroulement 4. Dans un premier temps, le transistor T1 du circuit d'ampli- fication est également commuté à l'état passant par l'intermédiaire de la résistance de base R1. Cependant, dès que l'amplitude du signal de mesure, à savoir la tension alternative entre les bornes 6 et 7, augmente en raison d'une élévation de la vitesse angulaire du disque denté 10, le condensateur C4 prévu à la sortie de l'étage d'amplifi- cation V1 est charge, lors de la phase de blocage du transistor Tl, par l'intermédiaire de la résistance de collecteur R3, du condensa- teur C3 et de la diode D1. Une chute de tension, provoquant une élé- vation du potentiel au niveau de la base B du transistor T2 et donc une réduction du courant d'excitation qui parcourt le transistor T2, est obtenue par l'intermédiaire du condensateur C4 et donc du divi- seur de tension R5, R6. Ceci se traduit, d'autre part, par une réduc- tion du champ magnétique entre le noyau 2 et le disque denté 10 et, donc, de la tension induite dans l'enroulement de mesure 3 lorsque la vitesse angulaire du disque 10 reste constante. Au moyen de ce con- tre-couplage', l'amplitude du signal de mesure à la sortie de l'en- roulement de mesure 3 devient (presque) indépendante de la vitesse angulaire; en tout état de cause, la variation d'amplitude est moins importante qu'avec des transducteurs à champ magnétique constant. Ce- ci permet d'améliorer considérablement l'aptitude à l'analyse du si- gnal de mesure, en particulier la séparation entre signal parasite et signal utile. _ 7 _ 2594956 Le circuit de régulation à boucle fermée décrit,constitue une possibilité parmi d'autres. Lors de la conception du circuit de régulation, il convient surtout de veiller à ce que le courant d'ex- citation atteigne, comme décrit ci-dessus, un maximum - lorsque l'al- lumage a ité actionné - si la roue est immobile ou ne tourne qu'à une vitesse angulaire réduite, et soit réduit à une valeur minimum, d'une façon I définir en fonction des conditions d'utilisation, lorsque le signal de mesure ou le signal utile augmentent. - 1 2594956 REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à mesurer la vitesse angulaire d'un corps en rotation, c'est-i-dire d'une roue, d'un arbre ou d'un élé- ment similaire, et à produire un signal alternatif dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse angulaire, comprenant un transmet- teur de données de mesure conçu sous la forme d'un disque dent& et un transducteur inductif fixe disposé à la périphérie du disque dent& et séparé de ce dernier par un espace, ledit transducteur produisant un champ magnétique qui traverse l'espace, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit au moyen d'un l'enroulement d'excitation (4) qui est disposé sur un noyau de bobine (2) et qui est parcouru par un courant continu rigulé lorsque le dispositif de mesure fonc- tionne, et en ce qu'il est prévu un second enroulement (3), à savoir un enroulement de mesure, dans lequel peut être induit un signal de sortie du transducteur (1), représentant le signal de mesure, en cas de changement du champ magnétique intervenant à la suite d'un mouve- ment de rotation du disque dent& (10). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caract&risé en ce que le transducteur (1) est équipé d'un circuit électronique de régulation I boucle fermaée qui produit le courant continu rgulé par- courant l'enroulement d'excitation (4). 3. Dispositif conforme à la revendication 1 ou 2, caractéri- sé en ce que le niveau du courant continu qui parcourt l'enroulement d'excitation (4) peut âtre régulé en fonction du niveau du signal de mesure redressé dt transducteur (1). 4. Dispositif conforme I l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est possible de faire varier, au moins approximativement, le niveau du courant continu, qui parcourt l'en- roulement d' excitation (4), de façon inversemeut proportionnelle au niveau du signal de mesure redressé. 5. Dispositif conforme I l'une quelconque des revendications 1 I 4, caractérisé en ce que les deux enroulements, I savoir l'enrou- lement d'excitation et l'enroulement de mesure (4 et/ou 3), sont dis- - - 2594956 posés autou: d"un noyau de bobine commur (2) comprenant une face ex- treme et/ou une face de pôle (11) tournée vers le disque denté (10), ladite face délimitant l'espace qui est situé entre le disque denté (10) et le transducteur (1) et qui est traversé par le champ magniti- que. 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit de régulation à boucle fermée comprend une résistance variable (T2) par l'intermédiaire de laquelle l'enroulement d'excitation (4) est relié à une source de tension con- tinue ou de courant continu (UB), et qu'il est possible, au moins ap- proximativement, de faire varier de façon proportionnelle au niveau du signal de mesure redressa. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'un transistor actionné par le signal de mesure redressé fait fonction de résistance variable (T2). 8. Dispositif, conforme à la revendication 6 ou 7, caractéri- sé en ce qu'entre la connexion de commande (B) de la résistance va- riable (T2) et la sortie du transducteur (1) et/ou de l'enroulement de mesure (3) est prévu un étage d'amplification (Vl) en aval duquel est monté un redresseur (D1, C4).