Brevet FR2698444A1 — publié le 19940527

La présente invention concerne un capteur électromagnétique élastique pour la mesure des forces et pressions qui a la configuration d'un transformeur avec des membranes élastiques. Sur son circuit magnétique est placé le bobinage de magnétisation et le bobinage de signal qui fournit un signal proportionnel et linéaire avec la force mécanique appliquée, ce signal est traité électroniquement. Conformément à l'invention les deux bobinages sont placés sur une carcasse en forme de bobine cylindrique, concentrique avec le circuit magnétique central du capteur et qui reste immobile quand le circuit magnétique se déplace dans son intérieur et selon son axe. L'invention est appliquée plus loin en faisant référence aux dessins annexés. Fig. 1 montre le principe de fonctionnement du capteur électromagnétique élastique avec le traitement électronique du signal conformément à l'invention. Fig. 2 et Fig. 3 montrent la construction et le principe de fonctionnement du capteur électromagnétique élastique. Fig. 4 montre le principe de fonctionnement de la source du courant constant, pour excitation du bobinage de magnétisation. Comme sur la Fig. 1 le capteur 1 est alimenté via le bobinage de magnétisation par un courant constant d'une fréquence constante en provenance de la source d'excitation 2. Sous l'action de la force mécanique extérieure appliquée sur le circuit magnétique du capteur, aux bornes du bobinage de signal apparait une tension électrique proportionnelle à la force appliquée et qui est redressée par le redresseur synchrone 3. La différence de phase entre le signal de magnétisation et le signal de mesure est corrigée par le redresseur synchrone. Le signal redressé est amplifié par l'amplificateur 4 et filtré dans le filtre actif S. Pour la mesure simultanée de deux forces mécaniques extérieures les signaux en provenance des deux capteurs tels que définis ci-dessus sont redressés en 3, amplifiés en 4, filtrés en 5, puis additionnés par le totalisateur 6. Les éléments 2, 3, 4, 5 et 6 sont alimentés avec tension continue par le stabilisateur électronique 7. Comme sur la Fig. 2 le capteur électromagnétique élastique, sous forme constructive dtun transformateur, est constitué d'un circuit magnétique 8 avec des membranes élastiques 9. Sur le circuit magnétique central se trouve placée la carcasse en forme de bobine 10. Sur la carcasse en forme de bobine (sectionnée en deux demi-bobines permettant le montage) sont placés le bobinage de magnétisation 1 1 raccordé à la source de courant 2, et le bobinage de signal 12 raccordé au redresseur synchrone 3. La bobine est fixée au moyen des axes 13, avec les barrettes 14 et les éléments de fixation 15. Fig 3. montre une section AA sur le circuit magnétique central dans le plan sur lequel est appliquée la force mécanique extérieure. Si le circuit magnétique 8 n'est pas influencé par une force, alors dans le bobinage 12 il n'apparait pas de tension électrique. Si le circuit magnétique est soumis à l'action d'une force mécanique extérieure, grâce aux membranes élastiques se produit un déplacement du circuit magnétique par rapport aux ensembles carcasse 10 et bobinages 1 1 et 12. Fig. 4 montre le principe de fonctionnement de la source de courant constant qui alimente le bobinage de magnétisation du capteur. L'oscillateur de fréquence constante 16 commande avec des signaux rectangulaires les transistors 17 et 18 qui fonctionnement en contre-temps. Ces transistors attaquent symétriquement le bobinage primaire 19, du transformateur d'injection que composent 19 et 20. Dans le circuit résonnant composé du bobinage secondaire 20, du condensateur d'accord 21, de l'inductance 22, du bobinage 23 du transformateur de courant que composent 23 et 24, et du bobinage de magnétisation 1 1 du capteur, se produit à la résonnance du circuit un courant constant sinusoïdal. Dans le bobinage secondaire 24 apparait un courant proportionnel avec celui du circuit résonnant qui est redressé et filtré, puis appliqué à l'amplificateur d'erreur 25. Par rapport à l'élément de référence 26, l'amplificateur d'erreur 25 fournit un signal à l'élément régulateur - série 27 qui attaque la prise médiane du bobinage 19. Quand, dans le circuit résonnant, se produit une variation du courant, celle-ci est transmise par le bobinage 24 à l'amplificateur d'erreur 25 qui, par rapport à l'élément de référence 26, fournit un signal plus grand ou plus petit à l'élément régulateur - série 27. Par la prise médiane du bobinage 19, le régulateur - série 27 injecte une hausse ou une baisse du courant qui compense la variation initiale du courant. Le capteur électromagnétique élastique selon l'invention est particulièrement destiné à la mesure des forces et des pressions. REVENDICATIONS 1 Dispositif formant capteur électromagnétique de mesure de forces ou de pressions, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit magnétique (8) comportant une partie fixe et une partie centrale reliée à la partie fixe par des membranes élastiques (9) permettant un déplacement de la partie centrale relativement à la partie fixe sous l'action d'une force ou d'une pression extérieure appliquée sur le circuit magnétique (8), une carcasse en forme de bobine (10) sur laquelle sont placés un bobinage de magnétisation (11) relié à une source d'alimentation en courant constant et un bobinage de signal (12) et solidaire de la partie fixe en étant traversée par la partie centrale de façon qu'un déplacement de cette dernière relativement à l'ensemble carcasse (10) bobinages (11, 12) provoque une variation de flux magnétique induisant dans le bobinage de signal (12) une tension électrique proportionnelle à la force ou pression appliquée au circuit magnétique (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de courant constant en régime résonnant précitée du bobinage de magnétisation (11) comprend un oscillateur de fréquence constante (16) commandant deux transistors (17, 18) attaquant symétriquement un bobinage primaire (19) d'un transformateur dont le bobinage secondaire (20) fait partie d'un circuit résonnant produisant à la résonance un courant constant sinusoïdal et comportant notamment le bobinage de magnétisation (11) et un bobinage primaire (23) d'un transformateur de courant dont le bobinage secondaire (24) produit un courant proportionnel à celui du circuit résonant;; un amplificateur d'erreur (25) relié au bobinage secondaire (24) du transformateur de courant et délivrant à un élément régulateur-série (27) un signal résultant d'une variation de courant dans le circuit résonnant de façon que l'élément régulateur-série (27) fournisse à la prise médiane du bobinage primaire (19) attaqué par les deux transistors (17, 18) un courant d'une valeur compensant la variation initiale du courant du circuit résonnant. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal produit par l'amplificateur d'erreur (25) est déterminé par rapport à une valeur de référence d'un élément de référence (26). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties fixe et centrale du circuit magnétique (8) sont dans un même plan, la partie centrale comporte une branche traversant la carcasse en forme de bobine (l0) et les membranes élastiques (9) permettent un déplacement de la partie centrale dans deux sens opposés suivant l'axe du circuit magnétique (8) de façon à mesurer une force ou une pression indépendamment de la position, horizontale, verticale ou toute autre position, du circuit magnétique (8). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse en forme de bobine (10) supportant les bobinages de magnétisation (11) et de signal (12) est fixée à la partie fixe du circuit magnétique (8) par des axes (13), des barrettes (14) et des éléments de fixation (15). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse (10) est montée concentriquement à la branche de la partie centrale du circuit magnétique (8) et comprend deux sections en forme de demibobines assemblées l'une à l'autre. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de traitement du signal du bobinage de signal (12) comprenant, en série, un redresseur synchrone (3), un amplificateur (4), un filtre actif (5) et, le cas échéant, un bloc totalisateur (6).