Brevet FR2866110A1 — publié le 20050812

L'objet de la présente invention concerne le domaine technique des capteurs magnétiques du type comportant un élément codeur se déplaçant à proximité d'au moins un système de détection adapté pour repérer au moins une position angulaire au sens général. L'objet de l'invention trouve des applications particulièrement avantageuses dans le domaine automobile où un tel capteur peut être utilisé pour détecter la position d'un mobile par exemple dans le cadre des fonctions d'allumage ou de changements de vitesse notamment. Dans l'état de la technique, il est connu de mettre en oeuvre un capteur magnétique adapté pour mesurer le changement de l'intensité d'un champ magnétique lorsqu'un codeur associé au mobile dont la position est à déterminer, défile devant un système de détection comportant une ou plusieurs cellules de mesure ou de détection. Le codeur est muni d'au moins un élément générateur d'un champ magnétique variable présentant deux transitions magnétiques séparées entre elles selon une largeur donnée. Chaque cellule de détection telle qu'une sonde à effet hall ou magnéto-résistive, délivre un signal périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les éléments générateurs. Chaque cellule de détection est associée à un comparateur de niveau à hystérésis tel qu'un trigger de Schmitt afin d'obtenir un signal électrique logique comportant des fronts de commutation pour des valeurs distinctes du champ magnétique selon qu'il varie en croissant ou en décroissant. Dans diverses applications d'un tel capteur de rotation, il apparaît un inconvénient majeur en ce qui concerne l'écart existant entre le passage des transitions magnétiques des éléments générateurs et la position des fronts de commutation du signal électrique logique délivré par le système de détection. Un tel inconvénient apparaît par exemple dans le cas où la position du mobile à repérer présente une faible largeur selon la direction de déplacement. Tel est le cas notamment d'un levier de passage de vitesses d'un véhicule automobile. Selon cette application, il est recherché l'obtention d'un signal logique dont l'un des états est représentatif d'une position particulière ou d'un groupe de positions alors que l'autre état est représentatif des autres positions. Ainsi, il peut être envisagé de détecter la position point mort par un état logique 0 et les autres positions par un état logique 1. A cet effet, il est prévu de réaliser un codeur par un support aimanté lié au levier de vitesses et comportant un élément générateur d'un champ magnétique présentant une aimantation de sens contraire aux zones adjacentes. Or, la position du point de commutation dépend fortement de la valeur de l'entrefer entre le codeur et la cellule de détection, de sorte que la variation d'entrefer qui existe en pratique conduit à une impossibilité de garantir une détection fiable de la position du mobile. L'inconvénient énoncé ci-dessus apparaît également pour un capteur de position adapté pour être compatible avec la fonction TPO (True Power On) c'est-à-dire la faculté de permettre de déterminer dès la mise sous tension du capteur, la position de l'élément générateur par rapport à la cellule de détection. Un tel capteur a pour inconvénient de détecter l'élément générateur c'est-à-dire la dent après que cette dernière se soit éloignée du capteur et avant qu'elle ne s'en soit approchée, ce qui donne un déphasage important entre le signal électrique et le passage de la dent du codeur puisque le front de commutation descendant du signal est trop tardif par rapport au passage de la dent alors que le front de commutation montant est trop précoce. L'objet de la présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un procédé permettant de corriger pour un capteur de position, le décalage entre le passage d'un élément magnétique devant un système de détection et le signal logique détecté. Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention vise à proposer un procédé pour corriger, pour un capteur de position, l'écart entre, d'une part le passage relatif d'au moins une première et deuxième transitions magnétiques d'un élément générateur d'un champ magnétique variable devant un système de détection comportant au moins deux cellules de détection et, d'autre part la position d'au moins deux fronts de commutation d'un signal électrique logique délivré par le système de détection, les deux transitions magnétiques étant séparées entre elles d'une largeur donnée selon la direction de déplacement relatif entre l'élément générateur et le système de détection. Selon l'invention, le procédé consiste: ^ à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence en déterminant la position d'au moins un premier et un deuxième fronts de variation, ^ à écarter les cellules de détection selon la direction de déplacement selon une valeur donnée de manière qu'une cellule détecte au moins la première transition magnétique pour obtenir un signal logique avec au moins un front de commutation correspondant à la position déterminée du premier front de variation tandis que l'autre cellule détecte au moins la deuxième transition magnétique pour obtenir un signal logique avec au moins un front de commutation correspondant à la position déterminée du deuxième front de variation, ^ et à combiner les signaux logiques délivrés par les cellules de détection de manière à obtenir un signal électrique logique correspondant au signal électrique de référence. Selon une première variante de réalisation, le procédé selon l'invention consiste: ^ à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence correspondant au passage devant le système de détection d'un élément générateur de référence présentant une largeur donnée inférieure à celle de l'élément générateur passant devant le système de détection, ^ et à écarter les deux cellules de détection, de telle manière que le signal électrique logique obtenu soit en phase avec le passage de l'élément générateur de référence devant le système de détection. Avantageusement, le procédé consiste à réaliser l'élément générateur avec une aimantation de sens contraire à celle des zones adjacentes audit élément générateur. Selon cette première variante de réalisation, le procédé consiste à combiner les signaux logiques délivrés par les cellules de détection en prenant en compte les parties des signaux présentant, simultanément, un même état logique entre les fronts de commutation en vue d'obtenir le signal électrique logique en phase avec le passage de l'élément générateur de référence. Selon une deuxième variante de réalisation, le procédé consiste: - ^ à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence correspondant au passage devant le système de détection d'un élément générateur, et à écarter les deux cellules de détection, de telle manière que le signal électrique logique obtenu soit en phase avec le passage d'un élément générateur. Selon cette deuxième variante de réalisation, le procédé consiste à combiner les signaux logiques délivrés par les cellules de détection en prenant en compte les parties des signaux présentant simultanément, un même état logique entre les fronts de commutation en vue d'obtenir un signal électrique logique en phase avec le passage d'un élément générateur. Avantageusement, le procédé selon l'invention consiste à exploiter les signaux logiques délivrés par les cellules de détection en vue de déterminer le sens de rotation de l'élément générateur. Un autre objet de l'invention est de proposer un capteur comportant au moins un élément générateur d'un champ magnétique variable comportant une première et deuxième transitions magnétiques et destiné à défiler devant un système de détection comportant au moins deux cellules de détection et délivrant un signal électrique logique comportant au moins deux fronts de commutation et correspondant à l'évolution du champ magnétique généré par l'élément, les cellules de détection étant reliées à des moyens de traitement des signaux électriques délivrés par les cellules de détection. Selon l'invention, les cellules de détection sont écartées selon la direction de déplacement relatif entre l'élément générateur et le système de détection, d'une valeur donnée de manière qu'une cellule détecte au moins la première transition magnétique pour obtenir un signal logique avec au moins un front de commutation correspondant à la position déterminée du premier front de variation tandis que l'autre cellule détecte au moins la deuxième transition magnétique pour obtenir un signal logique avec au moins un front de commutation correspondant à la position déterminée du deuxième front de variation, et en ce que les moyens de traitement combinent les signaux électriques des cellules de détection de manière à obtenir un signal électrique logique correspondant à un signal électrique de référence. Selon une première variante de réalisation, les cellules de détection sont écartées d'une valeur donnée de manière que le signal électrique logique obtenu soit en phase avec le passage d'un élément générateur de référence présentant une largeur donnée inférieure à celle de l'élément générateur et qui permet d'obtenir le signal électrique de référence. Les moyens de traitement combinent les signaux logiques délivrés par les cellules en prenant en compte les parties des signaux présentant, simultanément, un même état logique entre les fronts de commutation en vue d'obtenir le signal électrique logique en phase avec le passage de l'élément générateur de référence. Selon une deuxième variante de réalisation, les cellules de détection sont écartées d'une valeur donnée de telle manière que le signal électrique logique obtenu soit en phase avec le passage d'un élément générateur. Avantageusement, les moyens de traitement comportent des moyens d'exploitation des signaux logiques délivrés par les cellules de détection en vue de déterminer le sens de rotation de l'élément générateur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue en perspective montrant un détail caractéristique d'un codeur mis en oeuvre dans une première application du capteur de position conforme à l'invention. La Figure 2 est une vue à plus grande échelle montrant le codeur illustré à la Fig. 1 auquel sont associés des chronogrammes de mesure. La Figure 3 est une vue d'un codeur de référence associé à un chronogramme 20 de mesure. La Figure 4 représente divers chronogrammes mesurés dans le cadre d'une deuxième application d'un capteur de position conforme à l'invention. Les Figures 1 et 2 illustrent un premier exemple d'application de l'objet de l'invention à un capteur de position 1 apte à détecter la position d'un élément mobile selon deux degrés de liberté et à fournir une information représentative de la zone dans laquelle se trouve l'élément mobile. Les degrés de liberté du mobile peuvent être la translation selon deux axes définissant un plan de translation; la rotation autour de deux axes ou comme dans l'exemple illustré, la conjonction d'une translation représentée par la flèche T et une rotation R selon un axe O. Une application possible est le repérage d'une position particulière d'un mobile tel qu'un levier de passage de vitesses d'un véhicule automobile par exemple. Selon cet exemple de réalisation, le capteur de position 1 comporte un codeur 3 comprenant au moins un et dans l'exemple illustré, un élément 5 générateur d'un champ magnétique variable destiné à défiler devant un système de détection 6. Dans l'exemple illustré, le codeur 3 est constitué par une tuile aimantée de section circulaire portant un élément générateur 5 tel qu'un motif d'aimantation de sens contraire au sens d'aimantation des zones adjacentes. Cet élément générateur 5 comporte ainsi une première T1 et deuxième T2 transitions magnétiques dans la direction R de déplacement relatif entre l'élément 5 et le système de détection 6. Conformément à l'invention, le système de détection 6 comporte une première 61 et deuxième 62 cellules de détection ou de mesure qui délivre chacune un signal électrique analogique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par le codeur 3. Les cellules de détection 61, 62 sont reliées en sortie à des moyens non représentés, de traitement des signaux électriques délivrés par les cellules permettant d'obtenir des signaux électriques logiques. Selon cet exemple de réalisation, il est à considérer que la dimension de la zone à distinguer est faible selon la direction R. Aussi, la mesure d'induction réalisée par les cellules 61, 62 est très sensible à la variation d'entrefer c'est-à-dire à la distance entre l'élément générateur 5 et les cellules 61, 62. Ainsi, les fronts de commutation des signaux électriques logiques respectivement à faible et fort entrefer changent. Aussi, pour remédier à cet inconvénient, l'objet de l'invention vise à réaliser un élément générateur 5 présentant une largeur plus importante que l'élément générateur correspondant à la zone à détecter. En d'autres termes, l'objet de l'invention vise à choisir comme illustré plus particulièrement à la Fig. 3 la forme d'un signal électrique logique de référence Sr en déterminant la position d'au moins un premier Fv1 et d'un deuxième Fv2 fronts de variation correspondant au passage des transitions magnétiques d'un élément générateur de référence 5r présentant une largeur adaptée à la zone à détecter. En d'autres termes, le procédé selon l'invention consiste à prendre en compte la position des fronts de variation Fv1, Fv2 d'un signal logique qui serait obtenu par le passage devant le système de détection, d'un élément générateur 5r dit de référence dont la largeur correspond à la zone dans laquelle la position du mobile est à repérer. Un autre aspect de l'invention est d'écarter les cellules de détection 61, 62 selon la direction de déplacement R selon une valeur donnée de manière qu'une cellule par exemple 62 puisse permettre d'obtenir la position d'un front de variation tel que Fv1 tandis que l'autre cellule, à savoir 61 puisse permettre d'obtenir la position de l'autre front de variation, à savoir Fv2. Tel que cela ressort clairement de la Fig. 2, chaque cellule 61, 62 permet d'obtenir un signal électrique logique S1, S2 décalés entre eux de la valeur de leur écartement et comportant chacun des fronts de commutation (Fc1', Fc2 Fc1, Fc2') correspondant aux passages des transitions magnétiques T1, T2. Selon l'invention, les signaux électriques logiques S1, S2 obtenus respectivement par les cellules 61, 62 comportent au moins respectivement un front de commutation Fc2, Fc1 correspondant respectivement aux positions du deuxième Fv2 et du premier Fv1 fronts de variation du signal logique de référence Sr. Tel que cela ressort de la description qui précède, l'écartement entre les cellules 61, 62 et la largeur entre les transitions magnétiques T1, T2 de l'élément générateur 5 sont choisis de manière que chaque cellule participe à la localisation d'un front de variation du signal logique de référence Sr. Conformément à l'invention, les moyens de traitement combinent les signaux logiques S1, S2 obtenus par les cellules de détection 61, 62 de manière à réaliser un signal électrique logique St correspondant au signal électrique de référence Sr. Dans l'exemple illustré, les moyens de traitement prennent ainsi en compte les parties des signaux S1, S2 présentant simultanément un même état logique entre les fronts de commutation Fei, Fc2 en vue d'obtenir le signal électrique logique St en phase avec le passage de l'élément générateur de référence 5r. Dans l'exemple illustré, les deux signaux électrique logiques S1 et S2 sont combinés à l'aide d'une porte logique OU de manière à obtenir le signal logique St. Il ressort de la description qui précède que le procédé selon l'invention consiste à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence Sr correspondant au passage devant le système de détection 6, d'un élément générateur de référence 5r présentant une largeur donnée correspondant à la zone à détecter et inférieure à celle de l'élément générateur 5 passant réellement devant le système de détection 6. Dans la mesure où l'élément générateur 5 présente une grande largeur par rapport à l'élément générateur de référence 5r qui aurait dû être réalisé pour détecter la position du mobile, il apparaît que le capteur présente une faible sensibilité à la variation d'entrefer. L'objet de l'invention vise également à être mise en oeuvre pour un capteur de position compatible avec la fonction TPO (True Power On). Dans cette application, il est connu de réaliser le codeur avec une série d'éléments générateurs 5 d'un champ magnétique variable aménagés de manière régulière selon une circonférence. Selon une première forme de réalisation connue, les éléments générateurs 5 sont constitués par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe placé à proximité de tels éléments perturbateurs. Par exemple, de tels éléments perturbateurs sont constitués par des dents aménagés dans une bague ferro-magnétique. Selon une deuxième forme de réalisation, les éléments générateurs d'un champ magnétique variable sont formés par des pôles magnétiques régulièrement espacés selon un pas donné. Un tel codeur se présente ainsi sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire. Selon cette application, l'objet de l'invention consiste à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence Sr correspondant au passage devant le système de détection 6, des éléments générateurs 5 de sorte que les transitions magnétiques T1, T2 de chaque élément générateur 5 se trouve en phase avec les fronts de commutation Fv1, Fv2 du signal électrique logique Sr. Conformément à l'invention, les deux cellules de détection 61 et 62 sont écartées de telle manière que le signal électrique logique obtenu St soit en phase avec le passage de chaque élément générateur 5. Ainsi, tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 4, les cellules de détection 61, 62 sont écartées selon la direction de déplacement de manière qu'une cellule par exemple 62 détecte au moins la première transition magnétique T1 pour obtenir un signal logique S2 avec au moins un front de commutation Fc1 correspondant à la position déterminée du premier front de variation Fv1 tandis que l'autre cellule 61 détecte au moins la deuxième transition magnétique T2 pour obtenir un signal logique S1 avec au moins un front de commutation Fc2 correspondant à la position déterminée du deuxième front de variation Fv2. Les signaux logiques S1, S2 délivrés par les cellules de détection sont combinés en prenant en compte les parties des signaux présentant simultanément un même état 2866110 9 logique entre les fronts de commutation Fei, Fc2 en vue d'obtenir le signal électrique logique St comportant les fronts de variation Fvl, Fv2 et se trouvant en phase avec le passage de chaque élément générateur 5. Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu d'exploiter les signaux logiques délivrés par les cellules de détection en vue de déterminer le sens de déplacement de l'élément générateur. En effet, la présence des signaux logiques S1, S2 légèrement déphasés l'un par rapport à l'autre permet de déterminer de manière simple le sens de déplacement. L'homme de l'art connaît par exemple, l'utilisation d'une bascule D pour réaliser ce type de fonction en prenant en compte l'état logique d'un des deux signaux, par exemple S2 à l'instant du front montant de l'autre signal à savoir SI. Dans ce cas, la sortie de la bascule D prend à l'instant du front montant du signal S1, un état logique haut ou bas représentatif du sens de déplacement. Bien entendu, il peut être envisagé de mettre en oeuvre des traitements logiques de détection du sens de déplacement plus élaborés dans le but de disposer plus rapidement de l'information sur le sens de déplacement. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour corriger, pour un capteur de position, l'écart entre, d'une part le passage relatif d'au moins une première (T1) et deuxième (T2) transitions magnétiques d'un élément générateur (5) d'un champ magnétique variable devant un système de détection (6) comportant au moins deux cellules de détection (61, 62) et, d'autre part la position d'au moins deux fronts de commutation (Fei, Fc2) d'un signal électrique logique délivré par le système de détection, les deux transitions magnétiques (T1, T2) étant séparées entre elles d'une largeur donnée selon la direction de déplacement relatif entre l'élément générateur (5) et le système de détection (6), caractérisé en ce qu'il consiste: ^ à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence (5r) en déteuninant la position d'au moins un premier et un deuxième fronts de variation (Fvi, Fv2), à écarter les cellules de détection (61, 62) selon la direction de déplacement selon une valeur donnée de manière qu'une cellule détecte au moins la première transition magnétique (T1) pour obtenir un signal logique (S2) avec au moins un front de commutation (Fct) correspondant à la position déterminée du premier front de variation (Fvi) tandis que l'autre cellule détecte au moins la deuxième transition magnétique (T2) pour obtenir un signal logique (Si) avec au moins un front de commutation (Fc2) correspondant à la position déterminée du deuxième front de variation (Fv2), ^ et à combiner les signaux logiques délivrés par les cellules de détection de manière à obtenir un signal électrique logique (St) correspondant au signal électrique de référence (Sr). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste: ^ à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence (Sr) correspondant au passage devant le système de détection (6) d'un élément générateur de référence (5r) présentant une largeur donnée inférieure à celle de l'élément générateur (5) passant devant le système de détection (6), ^ et à écarter les deux cellules de détection (61, 62), de telle manière que le signal électrique logique obtenu (St) soit en phase avec le passage de l'élément générateur de référence (5r) devant le système de détection (6). 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'élément générateur (5) avec une aimantation de sens contraire à celle des zones adjacentes audit élément générateur. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à combiner les signaux logiques (S1, S2) délivrés par les cellules de détection en prenant en compte les parties des signaux présentant, simultanément, un même état logique entre les fronts de commutation (Fei, Fc2) en vue d'obtenir le signal électrique logique (St) en phase avec le passage de l'élément générateur de référence (Sr). - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste: ^ à choisir la forme d'un signal électrique logique de référence (Sr) correspondant au passage devant le système de détection (6) d'un élément générateur (5), ^ et à écarter les deux cellules de détection (61, 62), de telle manière que le signal électrique logique obtenu (St) soit en phase avec le passage d'un élément générateur (5). 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à combiner les signaux logiques (S1, S2) délivrés par les cellules de détection (61, 62) en prenant en compte les parties des signaux présentant simultanément, un même état logique entre les fronts de commutation (Fei, Fc2) en vue d'obtenir un signal électrique logique (St) en phase avec le passage d'un élément générateur (5). 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à exploiter les signaux logiques (Si, S2) délivrés par les cellules de détection (61, 62) en vue de déterminer le sens de rotation de l'élément générateur. 8 Capteur de position comportant au moins un élément générateur (5) d'un champ magnétique variable comportant une première (TI) et deuxième (T2) transitions magnétiques et destiné à défiler devant un système de détection (6) comportant au moins deux cellules de détection (61, 62) et délivrant un signal électrique logique comportant au moins deux fronts de commutation (Fei, Fc2) et correspondant à l'évolution du champ magnétique généré par l'élément, les cellules de détection étant reliées à des moyens de traitement des signaux électriques délivrés par les cellules de détection, caractérisé en ce que les cellules de détection (61, 62) sont écartées selon la direction de déplacement relatif entre l'élément générateur (5) et le système de détection (6), d'une valeur donnée de manière qu'une cellule détecte au moins la première transition magnétique (T1) pour obtenir un signal logique (S2) avec au moins un front de commutation (Fci) correspondant à la position déterminée du premier front de variation (Fv1) tandis que l'autre cellule détecte au moins la deuxième transition magnétique (T2) pour obtenir un signal logique (S1) avec au moins un front de commutation (Fc2) correspondant à la position déterminée du deuxième front de variation (Fv2), et en ce que les moyens de traitement combinent les signaux électriques (Si, S2) des cellules de détection de manière à obtenir un signal électrique logique (St) correspondant à un signal électrique de référence (Sr). 9 - Capteur de position selon la revendication 8, caractérisé en ce que les cellules de détection (61, 62) sont écartées d'une valeur donnée de manière que le signal électrique logique obtenu (St) soit en phase avec le passage d'un élément générateur de référence (5r) présentant une largeur donnée inférieure à celle de l'élément générateur (5) et qui permet d'obtenir le signal électrique de référence (Sr). - Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement combinent les signaux logiques (Si, S2) délivrés par les cellules en prenant en compte les parties des signaux présentant, simultanément, un même état logique entre les fronts de commutation (Fci, Fc2) en vue d'obtenir le signal électrique logique (Sr) en phase avec le passage de l'élément générateur de référence (5r). 11 - Capteur de position selon la revendication 8, caractérisé en ce que les cellules de détection (51, 52) sont écartées d'une valeur donnée de telle manière que le signal électrique logique obtenu (St) soit en phase avec le passage d'un élément générateur (5). 12 - Capteur de position selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement comportent des moyens d'exploitation des signaux logiques (Si, S2) délivrés par les cellules de détection (61, 62) en vue de déterminer le sens de rotation de l'élément générateur.