Brevet FR2664045A1 — publié le 19920103

i " Détecteur de course, avec une bobine de mesure dont le corps est un matériau ferromagnétique" L'invention part d'un détecteur de course avec une bobine de mesure parcourue par un courant al- ternatif, qui se déplace par rapport à un corps et dont l'amortissement provoqué en fonction de la pro- fondeur d'enfoncement du corps dans la bobine de mesu- re est exploité comme signal de mesure. Par la demande de brevet allemande 31 09 930 0 mise à l'inspection publique, on connaît un dé- tecteur de course, dans lequel la tige-noyau avec la bobine de mesure plonge dans une douille en laiton disposée dans un tube La fréquence du courant alter- natif passant à travers la bobine, est déterminée de15 telle façon que les courants de Foucault ne se déve- loppent qu'à la surface du laiton Ce principe dit des courants de Foucault ici appliqué présente en vérité une faible dépendance par rapport à la température. Mais à des températures différentes, il se produit une20 dérive de la température qui dépend de la profondeur à laquelle est enfoncé le corps plongeur dans la bobine de mesure Cette dérive de température ne peut que difficilement et coûteusement être compensée dans un circuit électrique d'exploitation.25 Le détecteur de course, selon l'invention, est caractérisé en ce que le corps consiste en un ma- tériau f erromagnétique et en un matériau conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnétique, qui sont disposés selon le même axe dans toute l'étendue du do- maine de mesure, et en ce que les effets qui se pro- duisent dans les deux matériaux sont déterminés les uns par rapport aux autres, de telle façon que l'in- f luence de la température est pratiquement constante sur le signal de mesure du moins au voisinage de tout le domaine de mesure. Il a par contre l'avantage que les courbes de mesures fournies à des températures différentes sont pratiquement parallèles sur toute l'étendue du domaine de mesures La dérive de température est ainsi pratiquement constante sur toute l'étendue du domaine de mesure et peut être traitée d'une manière simple dans un circuit électrique d'interprétation La f abri- cation du détecteur de course est particulièrement simple, car il faut sur un corps plongeur en matière ferromagnétique, déposer seulement une couche de ma- tière bonne conductrice de l'électricité,, mais non ferromagnétique D'une manière simple, le détecteur de course peut être calé sur les rapports de mesure né- cessaires par la fréquence du courant alternatif ap- pliqué au détecteur de course. D'autres formes de réalisation et perfec- tionnements avantageux du détecteur de course sont possibles. Suivant une caractéristique de l'invention, le corps est réalisé comme un corps plongeur de forme tubulaire en matière ferromagnétique, qui est entouré extérieurement par une matière conduisant bien l'élec- tricité, mais non ferromagnétique. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, un fourreau est disposé sur le corps, four- reau en une matière conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnétique. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'un au moins des deux matériaux est disposé sous forme de couche. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, la bobine de mesure est disposée sur un corps de bobine en matière conduisant mal l'électrici- té et non ferromagnétique. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté aux dessins et sera décrit plus en détail dans la description qui va suivre. la figure 1 montre une vue en coupe à tra- vers un détecteur de course, la figure 2 représente un diagramme avec la courbe schématique du signal de mesure U en fonc- tion de la profondeur d'enfoncement s, quand on tra- vaille avec un matériau ferromagnétique ou avec un ma- tériau conduisant l'électricité, mais non ferromagné- tique, la figure 3 représente un diagramme avec le graphique schématique du signal de mesure U en fonction de la profondeur d'enfoncement S à différen- tes températures, quand on travaille conformément à l'invention avec les deux couches de matériaux. A la figure 1, on désigne par 10 un détec- teur de course, dont le corps plongeur 11 est guidé presque sans frottement dans un corps de bobine 12 en une matière conduisant mal l'électricité et non ferro- magnétique, par exemple une matière plastique ou de l'acier austénitique Le corps plongeur 11 consiste en un tube 13 en une matière ferromagnétique, sur le côté extérieur de laquelle est fixée une chemise 14 en une matière conduisant bien l'électricité mais non ferro- magnétique, par exemple de l'aluminium Mais il est également possible, au lieu d'une chemise, de déposer une couche de cette matière conduisant bien l'électri- cité, mais non ferromagnétique Dans ce cas, il est particulièrement simple de déposer la couche sur le côté extérieur du tube 13, c'est-à- dire sur le côté qui est tourné vers le corps de bobine 12 La profon- deur d'enfoncement du corps plongeur 11 dans le corps de la bobine 12 correspond alors à la course à mesu- rer A la figure 1, on a représenté le corps plongeur 11 dans sa position d'enfoncement maximum Sur le corps de la bobine 12, c'est-à- dire sur le côté tourné à l'opposé du corps plongeur 11, une bobine de mesure est enroulée Sur la bobine de mesure 15 est dispo- sé un fourreau de protection 16 Ce fourreau de pro- tection 16 sert à protéger la bobine 15 de salissures vis-à-vis du milieu environnant et des champs électro- magnétiques extérieurs Le fourreau de protection 16 pénètre dans deux pièces de carter 17, 18, dont l'é- cartement ou dont la variation relative d'écartement l'une par rapport à l'autre doivent être déterminés. L'une des pièces de carter, la pièce 17 est fixée so- lidement et de façon solidaire sur le panneau de pro- tection 16 au moyen de prolongements en forme de flas- ques L'autre pièce de carter 18 est mobile, mais fixée solidairement sur le corps plongeur 11 Une rai- nure annulaire 19 est formée dans la pièce de carter 18 et une autre dans le corps plongeur 11; dans ces rainures est encastrée une bague d'arrêt 21 Le corps plongeur 11 est, de cette façon, déplacé en fonction du coulissage de la pièce de carter 18 Le détecteur de course 10 peut être utilisé sur un élément pneuma- tique ou hydraulique, dans lequel le corps plongeur, puis la bielle de piston du piston et le corps de la bobine sont conçus comme cylindres hydrauliques On peut penser à son application par exemple à un disque d'embrayage. Dans ce qui suit, on va expliquer en détail d'abord chacun des effets de mesure, c'est-à-dire la façon dont l'effet de mesure sera exploité seulement sur un matériau ferromagnétique ou seulement sur un matériau conduisant bien l'électricité, mais non fer- romagnétique Si la bobine 15 est parcourue par un courant alternatif et si le champ magnétique alterna- tif de la bobine 15 agit sur un matériau conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnétique, alors seul agit l'effet dit de courant de Foucault Du fait des courants de Foucault qui se forment à la surface du matériau conduisant bien l'électricité mais non ferromagnétique, il se produit une diminution de l'in- ductance de la bobine de mesure 15, de telle sorte que la valeur de la tension de mesure U décroît Plus en- suite le matériau pénètre dans la bobine de mesure 15, plus est grande la formation de courants de Foucault, car on dispose alors de plus de surface De la sorte, on obtient les courbes de mesure désignées par 25, 26, 27 à la figure 2, courbes qui présentent une pente né- gative Les trois courbes de mesure 25, 26, 27 repré- sentent la fonction à chacune des températures diffé- rentes, la courbe 26 correspondant par exemple à une température Tl = 20 , la courbe 25 à une température supérieure T 2 = 1100 et la courbe 27 à une température inférieure T 3 = 40 ' Les valeurs des températures se rapportent à la température ambiante régnant au voisi- nage du détecteur de course 10 A partir de la repré- sentation schématique sur le diagramme selon la figure 2, on peut voir que l'influence de la température est variable dans toute l'étendue du domaine de mesure. Plus le corps plongeur 11 est enfoncé dans la bobine de mesure 15, plus sont grands les écarts du signal de mesure par rapport à la courbe 26 qui doit être cons- idérée comme la courbe d'étalonnage sur le diagramme montré à la figure 2 Cette erreur de mesure qui in- tervient sous l'action des différences de température n'est pas directement proportionnelle à la profondeur d'enfoncement S et ne peut que difficilement être com- pensée dans un circuit d'exploitation. Si, au contraire, la bobine de mesure 15 est parcourue par un courant alternatif, et si seulement une matière magnétique lui fait vis-à-vis, alors l'ex- ploitation du signal de mesure repose sur l'effet dit ferromagnétique ou inductif Le champ magnétique al- ternatif des bobines parcourues par le courant alter- natif agit sur la surface de la matière ferromagnéti- que Du fait des propriétés ferromagnétiques, lors de l'effet ferromagnétique, la profondeur d'enfoncement du corps plongeur 11 dans la bobine de mesure 15 en devenant de plus en plus grande, produit une augmenta- tion de l'inductance de la bobine Ceci signifie que les courbes de mesure 28, 29 et 30 du diagramme selon la figure 2, présentent une pente positive Les trois courbes de mesure pour l'effet ferromagnétique sont prises aux mêmes températures Tl, T 2, T 3 que lors de l'effet à courant de Foucault Mais il faut, à cet égard, signaler qu'avec une matière ferromagnétique aussi bien l'effet ferromagnétique que l'effet à cou- rant de Foucault agissent Pendant, comme indiqué ci- dessus, l'effet à courant de Foucault, il se produit une diminution de l'inductance de la bobine de mesure et l'effet ferromagnétique provoque une augmentation de l'inductance de la bobine Celui des deux effets qui prévaut, dépend en premier lieu de la fréquence du courant alternatif, qui parcourt la bobine 19 Plus la fréquence est alors élevée, plus est importante l'ac- tion de l'effet à courant de Foucault Les courbes re- présentées à la figure 2 sont établies pour des fré- quences identiques, par exemple de 5 000 Hz La varia- tion de l'inductance de la bobine en fonction de l'ef- fet ferromagnétique dépend à nouveau de la profondeur d'enfoncement s En outre, on n'a pas, de nouveau, une influence linéaire de la température sur le signal de mesure U On peut voir, à partir de ce diagramme, que pour une plus grande profondeur d'enfoncement, l'er- reur de mesure provoquée par la température, à la tem- pérature T 2 et à la température Tl, se modifie en fonction de la profondeur d'enfoncement. Comme on l'a déjà évoqué ci-dessus, il n'existe pas pour une matière ferromagnétique, une zone de fréquence, dans laquelle intervienne exclusi- vement l'effet ferromagnétique ou exclusivement l'ef- fet à courant de Foucault Si l'on détermine les para- mètres, c'est-à-dire les propriétés du matériau du corps plongeur, par exemple l'épaisseur de couche des deux matériaux employés et la valeur de la fréquence du courant alternatif, qui parcoure la bobine 15, on peut obtenir un tracé presque parallèle des courbes de mesure à des températures différentes Ce tracé paral- lèle est possible dans la pratique presque dans toute l'étendue du domaine de mesure C'est seulement dans les deux zones extrêmes que se produisent des dérives dites de point zéro, qui peuvent être compensées rela- tivement facilement dans un circuit électrique d'ex- ploitation En outre, dans la forme de réalisation du détecteur de course 10, la bobine 15, vue dans le sens axial, est réalisée plus longue que le domaine de dé- placement du corps plongeur 11 De la sorte, il est possible de ne pas tenir compte, pour la production du signal de mesure, des champs magnétique non homogènes qui se produisent dans la zone marginale de la bobine de mesure 15. Pour les courbes de mesure 31, 32, non re- présentées à la figure 3, alors qu'un corps plongeur 11 est saisi par une bobine de mesure 15, c'est aussi bien l'effet à courants de Foucault que l'effet ferro- magnétique qui règnent Comme les deux effets présen- tent des pentes différentes et des variations en fonc- tion de la température opposées, on peut, de la sorte, réaliser une compensation des températures Il va de soi qu'il est alors également possible de travailler avec plusieurs bobines au lieu de la bobine de mesure unique représentée à la figure 1 En outre, il est également possible de disposer l'une sur l'autre plu- sieurs bobines de mesure, qui sont reliées ensuite électriquement les unes avec les autres de façon cor- respondante dans un circuit d'exploitation Dans un exemple de réalisation, on a utilisé comme matériau ferromagnétique, par exemple de l'acier non allié avec une épaisseur de couche de 2,5 mm et comme matériau conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnéti- que, de l'aluminium avec une épaisseur de couche de lmm à une fréquence du courant alternatif de 5 000 Hz. REVENDICATIONS 1. Détecteur de course ( 10) avec une bobine de mesure ( 15) parcourue par un courant alternatif, qui se déplace par rapport à un corps ( 11) et dont l'amortissement provoqué en fonction de la profondeur d'enfoncement (s) du corps ( 11) dans la bobine de me- sure ( 15) est exploité comme signal de mesure (U) ca- ractérisé en ce que le corps ( 11) consiste en un maté- riau ferromagnétique et en un matériau conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnétique, qui sont dis- posés selon le même axe dans toute l'étendue du domai- ne de mesure, et en ce que les effets qui se produi- sent dans les deux matériaux sont déterminés les uns par rapport aux autres, de telle façon que l'influence de la température est pratiquement constante sur le signal de mesure (U) du moins au voisinage de tout le domaine de mesure. 2. Détecteur de course selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps est réalisé comme un corps plongeur ( 11) de forme tubulaire en ma- tière ferromagnétique, qui est entouré extérieurement par une matière conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnétique. 3. Détecteur de course selon l'une quelcon- que des revendications 1 et/ou 2, caractérisé en ce qu'un fourreau ( 14) est disposé sur le corps ( 11), fourreau en une matière conduisant bien l'électricité, mais non ferromagnétique. 4. Détecteur de course selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'un au moins des deux matériaux est disposé sous for- me de couche. 5. Détecteur de course selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bobine de mesure ( 15) est disposée sur un corps de bobine ( 12) en matière conduisant mal l'électricité et non ferromagnétique.