Brevet FR2751408A1 — publié le 19980123

i L'invention concerne un détecteur sensible aux champs magnétiques, destiné à la détection de variations d'un champ magnétique, et comprenant - des résistances en matériau magnétorésistif, dont la valeur de résistance dépend de l'intensité et de la direction du champ magnétique qui les traverse, le champ magnétique pouvant être influencé par un objet métallique extérieur, et - un agencement de détecteur dont le signal de sortie dépend de la valeur de la variation de résistance. On connait déjà, d'après le document EP 0 427 882 B1, un dispositif dans lequel un aimant permanent se déplace en guise de corps en mouvement, dans la zone d'un détecteur sensible aux champs magnétiques. Dans ce dispositif connu, le mouvement du corps s'effectue parallèlement au plan du détecteur, à une distance prédéterminée par construction. On dispose ici en guise de détecteur en position fixe, un détecteur dit magnétorésistif, qui dans le plan de sa couche sensible, détecte, en mettant à profit l'effet anisotrope magnétorésistif, des variations de l'intensité du champ ou du flux, en raison d'un mouvement de l'aimant. Le détecteur du dispositif connu est constitué d'un certain nombre de résistances sensibles aux champs magnétiques, montées en pont, et dont les valeurs de résistance varient lors d'un passage de lignes de champ magnétiques dans leur plan sensible, en conduisant ainsi à un déséquilibre du pont. Le signal de sortie du pont peut ainsi être exploité en tant que signal de détection. 2 2751408 Le but de la présente invention consiste à améliorer un détecteur du type de celui décrit en introduction. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un détecteur du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait que l'objet métallique est pourvu de creux agencés régulièrement, que l'on peut faire passer successivement au-devant de la magnétorésistance et qui coupent les lignes de champ d'un aimant disposé derrière le détecteur. Selon un mode de réalisation particulier, l'objet métallique est une roue et les creux sont agencés sur la périphérie extérieure de la roue. D'après une autre caractéristique de l'invention, les résistances sont placées en forme de méandres sur un substrat d'une magnétorésistance, le substrat pouvant être de la ferrite d'une épaisseur inférieure à 0,2 mm, ou bien du silicium d'une épaisseur de pratiquement 0,05 m. Par ailleurs, le substrat peut être un matériau magnétique doux avec une densité de flux de saturation élevée, et entre le substrat et les résistances peut être disposée une couche d'isolation électrique. Finalement, les résistances en forme de méandres peuvent être placées directement, par l'intermédiaire d'une couche d'isolation, sur l'aimant. L'avantage du développement conforme à l'invention du détecteur décrit en introduction, réside dans le fait qu'il est possible de façon simple, de modifier, voire de moduler de manière périodique, l'allure des lignes de champ, par les creux sur la surface de l'objet à détecter, lors d'un mouvement de passage devant le détecteur. De préférence dans le cas 3 2751408 d'une utilisation en tant que capteur d'angle de rotation, il est possible de déterminer la vitesse de rotation et également la simple variation d'angle de rotation d'une roue, lorsque les creux se trouvent sur la surface extérieure de la roue et sont déplacés devant la magnétorésistance du détecteur. On obtient une allure des lignes de champ pouvant être aisément détectée, lorsque l'épaisseur de couche du substrat de la magnétorésistance, est inférieure à 0,2 mm dans le cas de la ferrite, ou est pratiquement égale 0,05 mm dans le cas du silicium. Le substrat mince autorise une faible distance d'espacement de l'aimant sur la magnétorésistance à la surface à détecter, ce qui entraîne une induction magnétique plus élevée dans cette zone et ainsi une meilleure résolution lors de la modulation des lignes de champ. Il est également particulièrement avantageux d'utiliser des matériaux magnétiques doux en guise de substrat, par exemple du fer pur, de l'acier, des alliages SiFe, CoFe ou NiFe. Entre ce substrat et les éléments de résistance magnétorésistifs, se trouve une couche d'isolation électrique. Dans le cas de ce substrat à densité de flux de saturation élevée, la part du flux magnétique modulée au regard du flux global, augmente; l'amplitude du champ dans la région des résistances magnétorésistives et le signal de sortie de l'agencement de détecteur sont ainsi avantageusement augmentés. Selon le mode de réalisation avantageux prévoyant que les résistances magnétorésistives soient placées directement, par l'intermédiaire d'une mince couche d'isolation, sur l'aimant, on obtient une réduction supplémentaire de la distance d'espacement considérée, et le montage s'en trouve également facilité. Des exemples de réalisation d'un détecteur conforme à l'invention vont être explicités plus en détail dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une représentation de principe d'un détecteur à proximité d'une roue, en guise de modulateur ou de générateur d'impulsions; Fig. 2 un exemple de réalisation d'un détecteur comportant un substrat magnétique doux; et Fig. 3 un exemple de réalisation présentant des résistances du détecteur, placées directement sur l'aimant. Sur la figure 1 est montrée une magnétorésistance 1 qui est constituée de résistances magnétorésistives 3 placées sur un substrat 2. Au niveau de la magnétorésistance 1 se trouve un aimant 4 dont les lignes de champ coupent la magnétorésistance 1 et un objet métallique 5 se trouvant en regard de la magnétorésistance 1. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'objet métallique 5 est une roue qui est pourvue sur sa surface extérieure, de creux 6 agencés périodiquement les uns à la suite des autres. Lorsque la roue 5, par sa rotation, passe avec ses creux 6 au- devant de la magnétorésistance 1, le flux magnétique de l'aimant 4 est également modulé dans la région de la magnétorésistance 1, lors du passage des creux 6, parce que les lignes de champ et le flux magnétique empruntent ici un parcours modifié. Le traitement des données relatives à cette variation de flux est effectué de manière connue, tel que décrit dans le document de brevet européen EP 0 427 882 B1, par l'intermédiaire des résistances magnétorésistives 3 se trouvant en forme de méandres sur la magnétorésistance 1, et dont la valeur de résistance varie également lors d'une variation de flux. En vue d'augmenter la résolution du signal à traiter, on peut utiliser en guise de matériaux minces particulièrement bien adaptés pour le substrat, notamment des ferrites d'une épaisseur inférieure à 0,2 mm, ou du silicium d'une épaisseur de pratiquement 0,05 mm. Un mode de réalisation étendu de la magnétorésistance 1 est représenté sur la figure 2. Dans ce cas, le substrat 2 est en un matériau magnétique doux, tel que par exemple du fer pur, de l'acier, des alliages SiFe, CoFe ou NiFe. Dans le cas de la densité de flux de saturation élevée de ce matériau, la part du flux modulée au regard du flux global augmente nettement. Dans cet exemple de réalisation, une couche d'isolation électrique 9 est disposée entre le substrat 2 et les résistances 3. Conformément à la figure 3, les résistances magnétorésistives 3 sont placées directement, par l'intermédiaire de la couche d'isolation 9, sur l'aimant 4. 6 2751408 REVENDICATIONS. 1. Détecteur destiné à la détection de variations d'un champ magnétique, et comprenant - des résistances (3) en matériau magnétorésistif, dont la valeur de résistance dépend de l'intensité et de la direction du champ magnétique qui les traverse, le champ magnétique pouvant être influencé par un objet métallique extérieur (5), et - un agencement de détecteur dont le signal de sortie dépend de la valeur de la variation de résistance caractérisé en ce que l'objet métallique (5) est pourvu de creux (6) agencés régulièrement, que l'on peut faire passer successivement au-devant de la magnétorésistance (1) et qui coupent les lignes de champ d'un aimant (4) disposé derrière le détecteur. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet métallique est une roue (5) et les creux (6) sont agencés sur la périphérie extérieure de la roue (5). 3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les résistances (3) sont placées en forme de méandres sur un substrat (2) d'une magnétorésistance (1), le substrat (2) étant de la ferrite d'une épaisseur inférieure à 0,2 mm. 4. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le substrat (2) est du silicium d'une épaisseur de pratiquement 0,05 mm. 5. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le substrat (2) est un matériau magnétique doux avec une densité de flux de saturation 7 2751408 élevée, et en ce qu'entre le substrat (2) et les résistances (3) est disposée une couche d'isolation électrique (9). 6. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les résistances (3) en forme de méandres sont placées directement, par l'intermédiaire d'une couche d'isolation (9), sur l'aimant (4).