Brevet FR2753281A1 — publié le 19980313

DETECTEUR MAGNETIQUE L'invention concerne un détecteur magnétique et notamment un détecteur magnétique à boucle. Différents systèmes permettent de réaliser la détection d'objet. Dans les commerces, on fixe sur l'objet une étiquette détectable électriquement ou magnétiquement. Selon une première technique, cette étiquette comporte un circuit résonant L-C sérigraphié sur l'étiquette. Aux sorties du magasin, sont prévus des passages équipés d'antennes émettant un champ électrique radiofréquence. Ces antennes sont constituées de spires de grand diamètre (50 cm par exemple). Lorsqu'un objet muni d'une telle étiquette pénètre dans le champ radiofréquence, une absorption de puissance se produit et il est possible de la détecter par mesure du courant d'alimentation de l'antenne. II est possible de désactiver l'antenne en la soumettant à un rayonnement électromagnétique suffisant pour détruire la capacité du circuit L-C. Un tel système est d'un coût réduit mais il présente l'inconvénient d'avoir une sensibilité limitée et d'avoir des étiquettes à fonctionnement non réversible. Une deuxième technique est basée sur un fonctionnement magnétoacoustique. L'étiquette associée à l'objet à détecter possède un élément magnétostrictif qui, sous l'effet d'un changement d'aimantation, se déforme mécaniquement et produit une onde acoustique. Dans un tel système, des antennes constituées de plusieurs spires de grand diamètre émettent un champ magnétique alternatif. Lors du passage d'une telle étiquette dans ce champ magnétique alternatif, le matériau magnétostrictif voit son aimantation basculer au passage entre les antennes. Ce basculement produit un effet magnétostrictif qui s'accompagne de l'émission d'une onde acoustique qui est repérée à l'aide d'un détecteur d'onde acoustique appropriée. Pour bloquer le fonctionnement de l'étiquette, un aimant est associé à l'élément en matériau magnétostrictif pour bloquer l'aimantation de cet élément. Pour réactiver l'étiquette, il suffit de désaimanter l'aimant. Ce système possède une bonne sensibilité ; il présente l'inconvénient d'être coûteux. Un troisième système prévoit que l'étiquette possède un ruban en matériau magnétique à basculement brutal de l'aimantation. Les antennes de détection sont des bobines de plusieurs spires et de grand diamètre émettant un champ magnétique alternatif. Lorsque l'étiquette passe dans le champ magnétique alternatif, I'aimantation du ruban du matériau magnétique bascule. Ce basculement se fait quasi-instantanément et un signal comprenant des harmoniques du signal d'excitation peut être recueilli et amplifié aux bornes des antennes. Les étiquettes magnétiques peuvent être passivées en bloquant leur aimantation à l'aide d'un champ magnétique créé par son aimant solidaire du ruban magnétique; Pour réactiver l'étiquette, il suffit de désaimanter cet aimant. Un tel système présente l'avantage d'être économique. Cependant, sa sensibilité est limitée. L'invention concerne une nouvelle structure de détecteur magnétique et applicable notamment à ce troisième type de système pour en améliorer la sensibilité. L'invention concerne donc un détecteur magnétique comprenant un conducteur formant une ou plusieurs spires, caractérisé en ce qu'il comporte: - une boucle conductrice supplémentaire connectée en série avec le conducteur; - un capteur magnétique placé sensiblement à l'intérieur de la boucle conductrice supplémentaire ou dans la zone d'influence magnétique de cette boucle. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent: - la figure 1, un exemple de réalisation du détecteur de l'invention; - la figure 2, une application du système de l'invention à un système de détection d'un matériau magnétique à basculement brutal de l'aimantation; - la figure 3, une variante de réalisation du dispositif de l'invention; - la figure 4, un exemple de circuit de traitement des signaux de mesure. Le détecteur de la figure la comporte un conducteur électrique 1 disposé sous forme d'une boucle. Selon l'exemple de cette figure, il est prévu plusieurs spires (2 par exemple). Le conducteur 1 est en série avec une deuxième boucle 2 qui peut être réalisée à l'aide du conducteur 1 luimême. La boucle 2 peut comporter plusieurs spires (figure I b). Un détecteur magnétique 3 est placé à l'intérieur de la boucle 2 et de préférence au centre de cette boucle. De cette façon, une variation de champ magnétique dans la boucle 1 donnera lieu à une circulation de courant dans le conducteur de cette boucle et par suite également dans le conducteur de la boucle 2. Ce courant induira un champ magnétique dans la boucle 2. Le détecteur magnétique 3 placé à l'intérieur de la boucle 2 permet de détecter ce champ magnétique. De préférence, le détecteur magnétique 3 est un détecteur magnétorésistif. Ce détecteur magnétorésistif peut être à magnétorésistance anisotrope ou à magnéto-résistance géante. Un détecteur magnétorésistif possède au moins un élément dont la résistivité varie avec l'aimantation. Toute variation de champ magnétique dans lequel est placé cet élément se traduit par une variation de la résistivité de l'élément. Ces détecteurs sont d'une grande sensibilité. Par exemple, une variation du champ magnétique de 10-3 oersted pourra donner lieu à une variation de résistivité de iman. Un appareil de mesure 4 connecté aux bornes de l'élément magnétorésistif permet de mesurer la valeur de la magnéto-résistance ou une variation de magnéto-résistance, ce qui permet ainsi de mesurer une variation de champ magnétique. Cette mesure peut se faire sous la forme d'une mesure de résistance, d'une mesure de courant sous tension constante, d'une mesure de tension dans un pont de type pont de Wheastone, ou par tout autre moyen. II peut être également envisagé de prévoir plusieurs magnétorésistances montées en pont. La figure 2 représente une application de l'invention à un système de détection d'éléments en matériau dont l'aimantation bascule brutalement, tel qu'un matériau magnétique à cycle d'hystérésis à transitions abruptes ou un matériau magnétique doux. Elle s'applique donc au troisième système décrit précédemment. La boucle 1 est connectée en série avec la boucle 2 dans laquelle est placé le détecteur magnétorésistif 3. L'appareil de mesure 4 est connecté aux bornes de l'élément magnétorésistif. L'ensemble est alimenté par un générateur de courant alternatif 5. La fréquence d'alimentation est par exemple de 1 KHZ. Comme indiqué précédemment, le passage, dans le champ alternatif induit par la boucle 1, d'un matériau à basculement brutal de son aimantation, provoque un basculement de l'aimantation de ce matériau. II s'ensuit la création d'harmoniques dans le signal circulant dans la boucle 1 et donc dans la boucle 2. Le détecteur magnétorésistif 3 voit sa résistance varier en fonction des signaux circulant dans la boucle 2. Lors de la mesure de cette résistance, on filtre ce qui est dû au courant alternatif d'excitation fourni par le générateur 5 et lorsqu'on trouve des fréquences harmoniques, on en déduit la détection d'un matériau à basculement brutal de son aimantation. La figure 4 représente un circuit d'exploitation des signaux de mesure fournis par le détecteur magnétorésistif 3. Le signal en sortie du détecteur 3 et du dispositif de mesure 4 contient toutes les harmoniques de fréquence d'excitation. Ce signal est filtré pour rejeter la composante de la fréquence fondamentale puis il est amplifié (circuit 7). La présence d'harmoniques d'ordres supérieurs est détectée au moyen d'une détection synchrone (circuit 6). Cette détection permet de déduire la présence d'un matériau à basculement brutal de son aimantation et permet à une unité de contrôle 8 de fournir toute commande appropriée vers un dispositif d'alarme 9 lumineux ou sonore par exemple. Dans ce qui précède, on a considéré que le détecteur magnétique 3 est placé dans la boucle 2. Mais l'invention décrite précédemment est applicable au cas où le détecteur magnétique est placé dans la zone d'influence de la boucle 2, donc éventuellement à l'extérieur de cette boucle. La figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel le détecteur est placé à l'extérieur de la boucle 2 et dans lequel on prévoit des concentrateurs de flux qui concentrent le flux magnétique vers le détecteur 3. Ainsi sur la figure 3, la boucle 2 qui, par exemple, est réalisée en deux parties, comporte des pôles 20, 20' concentrateurs de flux en matériau magnétique doux à forte perméabilité. Le détecteur magnétique 3 est placé entre ces deux concentrateurs donc dans la zone où le flux magnétique est le plus intense. REVENDICATIONS 1. Détecteur magnétique comprenant un conducteur (1) formant une ou plusieurs spires, caractérisé en ce qu'il comporte: - une boucle conductrice supplémentaire (2) connectée en série avec le conducteur ; - un capteur magnétique (3) placé sensiblement à l'intérieur de la boucle conductrice supplémentaire (2) ou dans la zone d'influence magnétique de cette boucle. 2. Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur magnétique (3) comporte un élément magnétorésistif dont la résistivité varie avec son aimantation et en ce qu'il comporte des moyens (4) pour mesurer la résistance de cet élément magnétorésistif. 3. Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur (1) et la boucle conductrice supplémentaire (2) sont en circuit fermé. 4. Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur (1) et la boucle conductrice (2) sont réalisés avec le même conducteur. 5. Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur (1) et la boucle conductrice supplémentaire (2) sont connectés en série et qu'ils sont alimentés par un générateur de courant alternatif (5). 6. Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - un générateur (5) de courant alternatif d'excitation connecté au conducteur (1); - un dispositif de mesure de magnétorésistance mesurant la magnétorésistance du capteur magnétique et détectant dans cette mesure toute fréquence harmonique de la fréquence du courant alternatif d'excitation. 7. Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle conductrice supplémentaire (2) comporte au moins un pôle (20, 20') concentrateur de flux en matériau magnétique doux à forte perméabilité captant le flux émis par la boucle conductrice supplémentaire (2), le capteur magnétique (3) étant placé à proximité dudit pôle dans une zone de concentration du flux.