Brevet FR2766590A1 — publié le 19990129

Dispositif de réglage à capteur magnétique L'invention concerne un dispositif de réglage avec un stator et avec un rotor, réglable par rapport au stator dans différentes positions angulaires. Sur un tel dispositif de réglage utilisé, par exemple, sous forme de commutateur rotatif, les différentes positions angulaires correspondent à différentes positions de commutation. Sur les commutateurs rotatifs conventionnels, les jonctions électriques souhaitées sont établies, dans les différentes positions de commutation, à l'aide de contacts, par exemple sous forme de ressorts à lames et analogues. L'invention vise à créer un dispositif de réglage du genre désigné ci-dessus, sur lequel les différentes positions de commutation soient définies sans contact. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un aimant permanent est solidaire du rotor, un capteur magnétique à deux dimensions est assemblé sans possibilité de rotation avec le stator, essentiellement parallèlement au plan dans lequel tourne le champ magnétique produit par l'aimant permanent, et est disposé sans contact en vis-à-vis de l'aimant permanent, et le capteur magnétique fournit un signal proportionnei à la position angulaire respective de l'aimant permanent. Le capteur magnétique bidimensionnel est réalisé de sorte qu'il peut détecter une rotation du champ de l'aimant permanent autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de jonction entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant, en deux dimensions, c'est-à-dire dans des composantes X et Y d'un plan parallèle à celui dans lequel tourne la ligne de jonction entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant permanent. Un tel capteur magnétique bidimensionnel peut se composer de magnétorésistances (Rohrbach, Manuel pour l'analyse expérimentale des tensions, VDI-Verlag, 1989, pages 544, 545; Profos/Pfeifer, Manuel de métrologie industrielle, 5sème édition, Oldenbourg, pages 146, 147). Le plan dans lequel toume le champ magnétique produit par l'aimant permanent, est celui dans lequel se déplace la ligne de jonction entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant permanent, lors de la rotation autour de l'axe perpendiculaire à cette ligne. Le capteur magnétique, qui agit en tant que capteur de déplacement angulaire, détecte sans contact la position du champ magnétique, indépendamment de l'intensité de champ de ce demier. La position du champ magnétique est mesurée dans un plan horizontal, et son angle est fixé par rapport à une position zéro préalablement définie. L'aimant permanent est disposé le plus près possible, à 1 - 2 mm par exemple, de la surface du capteur magnétique à deux dimensions, de sorte que les lignes de force du champ magnétique passent perpendiculairement , etlou à peu près perpendiculairement, au travers des éléments semi-conducteurs (magnétorésistances) du capteur magnétique bidimensionnel. L'aimant permanent peut avoir une induction magnétique de l'ordre de 20 à 50 mT . Le capteur magnétique à deux dimensions peut être réalisé sous forme de composant d'un circuit intégré, disponible sous forme d'une puce. D'une maniére préférentielle, le stator, sur lequel le rotor est guidé en rotation, ainsi que le capteur magnétique, ou le composant électronique auquel est intégré le capteur magnétique, sont assemblés fixement avec une plaque-support. D'autres composants électroniques et électriques, assemblés avec le capteur magnétique ou avec le circuit intégré dans lequel se situe le capteur, peuvent être prévus sur la plaque-support. Les signaux de sortie du capteur magnétique, qui peuvent être des signaux analogiques, par exemple des tensions de sortie analogiques, sont analysés etlou traités dans le circuit intégré etlou dans les composants assemblés avec ce dernier. La plaque-support est par exemple réalisable sous forme de carte imprimée. Dans une forme de construction préférentielle, le stator et le capteur magnétique sont disposés sur le même côté superficiel de la plaque-support. II peut être judicieux que le stator, avec le rotor monté sur ce dernier, soit disposé sur l'un des côtés superficiels de la plaque-support, le capteur magnétique étant prévu sur l'autre côté superficiel de la plaque, et que le rotor présente un épaulement, qui pénètre au travers d'une ouverture de la plaque-support. L'aimant permanent est alors disposé sur l'épaulement du rotor. Le dispositif de réglage électrique peut être utilisé à la manière d'un commutateur rotatif électrique, les positions angulaires correspondant alors aux positions de commutation de ce commutateur. Le dispositif de réglage électrique est par ailleurs utilisable en tant que simulation de potentiomètre sans contact, les différentes positions angulaires correspondant alors aux réglages correspondants par potentiomètre (rhéostat rotatif) ou aux points de prise d'un élément de tension. D'autres grandeurs physiques, électriques notamment, peuvent être également réglées ou commutées par une exploitation appropriée des signaux de sortie du capteur magnétique. Le rotor peut tourner de 360 , des positions de commutation adéquates pouvant être prévues à l'intérieur de cette plage angulaire de rotation. Dans une solution préférentielle, l'axe du rotor peut être centré par rapport au capteur magnétique. Une haute résolution est obtenue pour les différentes positions angulaires, notamment parce que les positions peuvent être réparties sur une plage de déplacement angulaire de 360". Le dispositif de réglage électrique peut en outre subir un diagnostic et être raccordé à une artère de données. Une durée de vie supérieure est obtenue par rapport aux systèmes mécaniques. Le montage mécanique requis occupe peu d'espace. Le dispositif est par ailleurs adapté à la technique de liaison électrique surfacique (SMD). Une utilisation sans problèmes est garantie, même dans des conditions ambiantes difficiles. Dans l'interface série, seules de faibles dépenses de câblage sont requises. Le système est apte à l'étalonnage. Par rapport aux systèmes mécaniques, une réduction des erreurs de commutation du facteur 10 est en outre obtenue. Comme déjà expliqué, une solution à puce sur circuit intégré est permise. L'invention sera explicitée à l'aide d'exemples de construction reproduits sur les dessins annexés, qui correspondent à: Figure 1: un premier exemple de construction, schématisé, Figure 2: un deuxième exemple de construction, schématisé, Figure 3: un troisième exemple de construction, schématisé. Les exemples de construction reproduits sur les figures présentent un stator 1 et un rotor 2. Le rotor 2 peut tourner autour d'un axe 8. Le stator 1 est assemblé fixement avec une plaque-support 5. Un composant électronique 9, qui peut comporter un circuit intégré, est en outre assemblé fixement avec la plaquesupport 5, réalisée par exemple sous forme de carte imprimée, dans la technique (SMD) par exemple. Le composant électronique 9 comporte un capteur magnétique bidimensionnel 4 auquel fait face, à une certaine distance d, un aimant permanent 3 disposé sur le rotor 2. L'écartement d entre l'aimant permanent 3 et le capteur magnétique bidimensionnel 4 est le plus faible possible, et peut être de 1 à 2 mm. En fonction de la position angulaire autour de l'axe 8, par rapport au stator 1 eVou au capteur magnétique 4 stationnaire, le capteur 4 bidimensionnel fournit une composante X et une composante Y d'un signal de sortie. Ces deux composantes peuvent être des tensions de sortie analogiques du capteur de champ magnétique 4. Elles sont éventuellement amplifiées et combinées de sorte qu'elles transmettent une information sur la position angulaire de l'aimant permanent 3 ou du rotor 2, assemblé fixement avec ce dernier, par rapport à une position de référence stationnaire, éventuellement prévue sur le stator 1. Dans l'exemple de construction reproduit sur la figure 1, le rotor 2 présente une saillie 7. La saillie 7 s'étend au travers d'une ouverture 6 de la carte imprimée 5. L'aimant permanent 3 est prévu sur le côté inférieur de la saillie 7. Il se situe, comme déjà expliqué, en vis-à-vis et à une faible distance du capteur magnétique bidimensionnel 4. Dans l'exemple de construction de la figure 1, le composant 9, auquel est intégré le capteur magnétique 4 à deux dimensions, se situe sur le côté superficiel inférieur de la plaque-support 5. Le stator 1 se situe sur le côté superficiel supérieur de la plaque 5. La partie essentielle du rotor 2 se situe également sur le côté superficiel supérieur de la plaque-support 5. Dans le cas d'une plaque 5 d'un dimensionnement suffisamment mince, L'aimant permanent peut être également disposé dans le rotor 2 dans un plan dans lequel se situe la surface supérieure de la plaque-support 5, ou légèrement au-dessus. Dans l'exemple de construction reproduit sur la figure 2, le composant 9, avec le capteur magnétique intégré 4, se situe sur le côté superficiel supérieur de la plaque-support 5. Le stator 1 et le rotor 2 sont également prévus sur le côté superficiel supérieur de la plaque 5. Le stator 1 sert de boîtier pour le composant 9. Dans cet exemple de construction également, L'aimant permanent 3, prévu sur le côté inférieur du rotor 2, se situe en vis-à-vis et à une faible distance du capteur magnétique 4, logé dans le composant 9. Le rotor 2 peut occuper différentes positions angulaires de rotation par rapport au stator 1. Le rotor 2 peut être alors amené, en continu ou par degrés, dans différentes positions angulaires. Ces positions sont déterminables par des dispositifs tels que ceux connus pour des commutateurs rotatifs conventionnels. Les positions angulaires de rotation ou positions de commutation peuvent être par exemple obtenues par une réalisation du rotor et du stator telle que celle décrite dans la publication DE 44 27 833 ou dans le modéle d'utilité allemand G 94 07 626. Dans l'exemple de construction reproduit sur la figure 3, le capteur magnétique 4 se présente sous forme de puce sans boîtier, directement appliquée sur le stator 1 et assemblée avec ce demier. Le capteur magnétique 4 peut être en outre assemblé avec la surface du stator 1, ou être directement injecté dans le boîtier. Le boîtier et le capteur magnétique peuvent être adaptés, d'une manière adéquate, aux applications techniques respectives. Un montage direct du capteur magnétique sur la plaque-support 5, réalisée notamment sous forme de carte imprimée, peut être par ailleurs possible. Le rotor 2, avec l'aimant permanent 3, est disposé au-dessous du capteur magnétique 4 à une distance d (de 1 à 2 mm, par exemple). Les rotors 2 des exemples de construction peuvent tourner de 360". Les positions de commutation ou les positions angulaires de rotation souhaitées peuvent être réparties sur cette plage. D'une manière préférentielle, I'axe 8 du rotor peut être centré par rapport au capteur magnétique 4, pour compenser des tolérances de montage. Ce centrage peut être assuré, par voie électronique, par étalonnage dans un circuit d'évaluation relié au capteur magnétique. Revendications. 1. Dispositif de réglage avec un stator et un rotor, réglable dans différentes positions angulaires par rapport au stator, caractérisé en ce qu'un aimant permanent (3) est solidaire du rotor (2), en ce qu'un capteur magnétique (4) à deux dimensions est assemblé sans possibilité de rotation avec le stator (1), essentiellement parallèlement au plan dans lequel tourne le champ magnétique produit par l'aimant permanent (3), et est disposé sans contact en vis-à-vis de l'aimant permanent (3), et en ce que le capteur magnétique (4) fournit un signal proportionnel à la position angulaire de l'aimant permanent (3). 2. Dispositif de réglage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur magnétique (4) et le stator (1) sont assemblés fixement avec une plaque-support (5). 3. Dispositif de réglage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le stator (1) et le capteur magnétique (4) sont disposés sur le même côté superficiel de la plaque-support (5). 4. Dispositif de réglage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le stator (1), avec le rotor (2) monté sur ce dernier, est disposé sur l'un des côtés superficiels de la plaque-support (5), le capteur magnétique (4) étant prévu sur l'autre côté superficiel de la plaque (5), et en ce que le rotor (2) présente une saillie (7), qui pénètre au travers d'une ouverture (6) de la plaque support (5). 5. Dispositif de réglage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant permanent (3) est disposé sur la saillie (7) du rotor. 6. Dispositif de réglage suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les positions angulaires du rotor (2) correspondent à des positions de commutation d'un commutateur rotatif électrique. 7. Dispositif de réglage suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par une simulation de potentiométre sans contact, les positions angulaires du rotor (2) correspondant aux réglages par potentiomètre. 8. Dispositif de réglage suivant l'une des revendications i à 7, caractérisé en ce que le rotor (2) peut tourner de 360". 9. Dispositif de réglage suivant l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'axe (8) du rotor peut être centré par rapport au capteur magnétique (4).