Brevet FR2864227A1 — publié le 20050624

La présente invention concerne le domaine des capteurs magnétiques de position. La présente invention s'applique en particulier à la détection de position d'un organe mobile, sur véhicule automobile. Dans ce contexte, la présente invention peut donner lieu à de nombreuses applications. A titre d'exemples non limitatifs, elle peut être utilisée pour détecter la position d'un élément entraîné, tel que la position d'un phare susceptible de déplacement à des fins de réglage ou de commutation, ou encore pour détecter la position d'un organe de commande tel que la position d'une manette de commande de commutateur. L'homme de l'art connaît déjà de nombreux capteurs magnétiques de position. Il connaît en particulier de nombreux capteurs de position comprenant comme illustré sur la figure 1 annexée, une sonde à effet Hall 10 placée en regard d'un aimant 20. Généralement, la sonde à effet Hall 10 est placée sur un élément fixe tandis que l'aimant 20 est placé sur la partie mobile dont on souhaite détecter la position. Les sondes à effet Hall bien connues de l'homme de l'art. Elles 20 ne seront donc pas décrites dans le détail par la suite. On rappelle cependant qu'elles utilisent la propriété mise en évidence par Edwin Herbert Hall à savoir que certains matériaux, parcourus par un courant électrique et soumis à un champ magnétique génèrent une tension perpendiculaire à ce courant et au champ. Cette tension transverse, dite tension de Hall VH, résulte de la force de Lorentz FL qui dévie de la trajectoire des électrons vers un bord de la feuille entraînant une accumulation de charges négatives sur ce bord, un excès de charges positives sur l'autre bord, et l'apparition du champ électrique E. La réponse d'un tel capteur connu est schématisée sur la figure 2 annexée. L'état de sortie de la sonde évolue selon la position relative entre l'aimant et la sonde. Les inventeurs ont cependant constaté que les sondes ainsi formées présentent une précision qui laisse parfois à désirer. Le but principal de la présente invention est de proposer un nouveau capteur magnétique de position qui permette d'améliorer la situation. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un capteur comprenant un élément transducteur sensible au champ magnétique et un aimant placé en regard, caractérisé par le fait que l'aimant comprend au moins une paire de pôles Nord et Sud adjacents adaptés pour être placés alternativement en regard de l'élément transducteur. Les inventeurs ont ainsi déterminé, et cela sera précisé par la suite, que le déplacement successif de deux pôles opposés en regard du transducteur, permet d'améliorer la sensibilité de détection, d'une part par un front de changement d'état du signal de sortie plus raide, et d'autre part, par une amplitude de changement d'état plus importante, par rapport aux capteurs antérieurs connus ne comportant qu'un seul pôle déplacé en regard du transducteur. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 précédemment décrite représente schématiquement un capteur antérieur connu, - la figure 2 précédemment décrite représente schématiquement la courbe de réponse d'un tel capteur antérieur connu, - la figure 3 représente une vue schématique d'un capteur conforme à la présente invention, - la figure 4 représente la courbe de réponse de ce capteur, - la figure 5 représente une vue schématique partielle en perspective d'une variante de capteur conforme à la présente invention, - la figure 6 représente une vue détaillée de l'aimant appartenant à ce capteur, - la figure 7 représente la courbe de réponse de ce capteur, et - la figure 8 représente schématiquement le diagramme de fonctionnement de ce capteur. On a représenté sur la figure 3 annexée, un capteur conforme à la présente invention comprenant un transducteur magnétique 100 et un aimant 200 comprenant au moins une paire de pôles nord et sud 202, 204 adjacents adaptés pour être placées alternativement en regard de l'élément transducteur 100. Le transducteur magnétique 100 est formé avantageusement d'une sonde à effet Hall. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation particulier. Elle s'étend à tous types d'éléments sensibles à la variation d'un champ magnétique. Par ailleurs, la présente invention n'est pas limitée à un aimant 200 comprenant deux pôles destinés à être placés successivement en 15 regard du transducteur 100. En effet, dans le cadre de la présente invention, l'aimant 200 peut comporter un nombre de pôles supérieur à 2 destinés à être placés successivement en regard du transducteur 100 en fonction de la position relative entre le transducteur 100 et l'aimant 200. Comme on le voit à l'examen comparé des figures 2 et 4, l'utilisation successive de deux pôles magnétiques opposés pour solliciter le transducteur 100 permet, d'une part d'obtenir un front de commutation plus raide et, d'autre part une amplitude de commutation plus importante, sensiblement égale au double de celle obtenue avec un seul pôle. La raideur du front résulte essentiellement du changement de cartographie des lignes de champ dû à l'alternance des pôles. L'amplitude de la commutation vient de l'excitation successive du transducteur successivement par des pôles opposés. On a schématisé sur les figures 5 et suivantes, une application particulière de la présente invention à un capteur comprenant d'une part, une cible mobile 210 magnétique portant un aimant 200 et, d'autre part un transducteur 100 composé de deux sondes à effet Hall 110, 120 ou tous moyens équivalents. Un tel capteur peut être utilisé par exemple pour détecter la position d'un plan de véhicule automobile. Les deux sondes 110, 120 sont séparées. Elles sont placées en regard de l'aimant 200. Les sondes 110, 120 sont portées par le châssis fixe du véhicule ou un élément lié à celui-ci. La cible mobile 210 qui porte l'aimant 200 est liée à la partie mobile du phare. Comme on le voit sur la figure 6, dans le contexte l'aimant 200 est formé par la juxtaposition de trois aimants élémentaires 222, 224, 226 d'orientations alternées de sorte que l'aimant 200 présente une alternance de trois pôles successivement opposés 202, 204 et 206 en regard du transducteur 100. De manière totalement arbitraire, le pôle central 202 dirigé vers le transducteur 100 peut être nord, auquel cas, les pôles latéraux 204, 206 sont sud ou inversement le pôle central 202 peut être sud, auquel cas les pôles latéraux sont nord. En position de repose, c'est-à-dire une position relative médiane entre la cible 210 et le transducteur 100, les sondes 110, 120 sont placées en regard du pôle central 202, à proximité de la transition entre ce pôle central 202 et l'un des pôles latéraux 204, 206. En revanche, lorsque la cible 210 est déplacée dans un premier sens, arbitrairement vers la droite selon la figure 5, le pôle latéral 204 est placé en regard de la sonde 110, de sorte que celle-ci change d'état avec un front raide et une amplitude importante, tandis que le pôle central 202 reste en regard de la sonde 120 de sorte que celle-ci reste dans son état initial. Inversement, lorsque la cible 210 est déplacée dans le sens opposé, arbitrairement vers la gauche selon la figure 5, le pôle latéral 206 est placé en regard de la sonde 120 de sorte, que celle-ci change d'état avec un front raide et une amplitude importante, tandis que le pôle central 202 reste en regard de la sonde 110 de sorte que celle-ci reste dans sont état initial. La courbe de réponse global du transducteur en fonction du déplacement de la cible est schématisée sur la figure 7. Un tel système permet notamment, grâce aux changements d'état obtenu, de détecter la position d'un élément mobile (centrale, droite et gauche) à la mise sous tension du système et de vérifier à tout moment la position de l'élément mobile pendant la phase de fonctionnement. En résumé le fonctionnement général du capteur illustré sur la figure 5 est le suivant. Lors du mouvement de la partie mobile (par exemple, la rotation de la partie mobile d'un phare), la cible magnétique 210 passe devant le capteur 100. L'induction au niveau des sondes 110 évolue. Les sondes 110, 120 placées au niveau des transitions de pôles 102/104 changent donc d'état. Le système peut identifier 3 zones comme schématisées sur la figure 8. Dans le cas d'une partie mobile en rotation, on peut donc avoir 20 les états de fonctionnement suivants: 1. Partie mobile 210 en position centrale (B) : Angle mini gauche La sonde 110 est à l'état haut et la sonde 120 est à l'état haut. 2. Partie mobile en position droite (C) : Angle mini droite La sonde 110 est à l'état bas et la sonde 120 est à l'état haut. 3. Partie mobile en position gauche (A) : Angle maxi gauche La sonde 110 est à l'état haut et la sonde 120 est à l'état bas. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. 6 REVENDICATIONS 1. Capteur magnétique de position comprenant un élément transducteur (100) sensible au champ magnétique et un aimant (200) placé en regard, caractérisé par le fait que l'aimant (200) comprend au moins une paire de pôles nord et sud (202, 204) adjacents adaptés pour être placés alternativement en regard de l'élément transducteur (100). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément transducteur (100) est placé à proximité de la transition entre deux pôles (202, 204) de l'aimant (200). 3. Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément transducteur (100) comprend au moins une sonde à effet Hall. 4. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le 15 fait que l'élément transducteur (100) comprend deux sondes à effet hall (110,120). 5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'aimant (200) comprend trois aimants élémentaires (222, 224, 226) adjacents et alternés. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément transducteur (100) comprend deux sondes à effet Hall (110, 120) placées en regard du pôle central (202) de l'aimant à proximité de la transition entre le pôle central (202) et les deux pôles latéraux (204, 206). 7. Application du capteur conforme à l'une des revendications 1 à 6, à la détection de position d'un phare de véhicule automobile.