Brevet FR2863354A1 — publié le 20050610

L'invention concerne un dispositif de capteur magnétique, notamment pour la détection magnétique et l'évaluation du déplacement d'une roue de transmetteur ou d'un élément transmetteur déplacé linéairement, par évalua-5 tion de variations du champ magnétique produit par l'élé- ment transmetteur. On connaît ce qu'on appelle des capteurs actifs de déplacement, de vitesse de rotation et de position, du type utilisé par exemple pour la commande de moteurs ou même dans des unités de commande de transmission ou de dynamique de déplacement dans des véhicules automobiles, à des fins de mesure. A l'aide d'un élément sensible au champ magnétique, on détermine l'amplitude du champ magnétique modifié par un élément transmetteur et par exemple un comparateur, qui conduit à une modification du signal de sortie électrique, est activé en fonction de ce champ magnétique. Un tel dispositif est connu par exemple d'après DE 100 09 173 Al (WO 2001 63213 Al), dans lequel un aimant permanent est en outre pourvu également d'un composant supplémentaire en matériau magnétique doux, et le déplacement d'un élément transmetteur ferromagnétique est détecté à l'aide d'un élément sensible au champ magnétique et disposé entre l'aimant permanent et l'élément transmetteur. L'élément sensible au champ magnétique peut être un capteur simple ou un capteur différentiel et être basé sur une technologie à effet Hall ou une autre technologie de capteur de champ magnétique, comme par exemple la technologie AMR, GMR ou TMR. On sait également que, dans une forme particu- lière des capteurs magnétiques, l'aimant magnétique peut être déplacé par rapport à l'élément sensible au champ magnétique. L'aimant peut être un aimant permanent simple comportant un pôle nord et un pôle sud ou également ce 35 qu'on appelle un aimant multipolaire, c'est-à-dire qu'il possède un nombre déterminé d'aimants individuels, qui sont disposés par exemple linéairement les uns derrière les autres ou sont également situés sur un anneau. Le ou les aimants sont alors déplacés par rapport à l'élément sensible au champ magnétique, de sorte que l'élément sensible au champ magnétique est balayé alternativement par des champs magnétiques ayant des directions opposées. A l'aide du comparateur, par exemple lors de chaque passage par zéro du champ magnétique, un flanc électrique dans le signal de sortie est produit. La condition nécessaire pour le fonctionnement des dispositifs de capteurs magnétiques décrits précédemment est la production d'une amplitude suffisante du champ magnétique pour toute condition de fonctionnement possible et pour toutes les tolérances possibles de l'utilisation. La fonction doit être également garantie pour des températures élevées, et une distance importante entre le ou les aimants et l'élément sensible au champ magnétique doit être garantie. Ce problème est résolu dans un dispositif de capteur magnétique destiné à évaluer les signaux d'un élément de capteur sensible à un champ magnétique, dans lequel les variations du champ magnétique provoquées par un élément transmetteur mobile peuvent être évaluées, grâce au fait qu'il comporte un élément transmetteur qui possède au moins un aimant permanent, dont la variation du champ dans le cas d'un déplacement de l'élément transmetteur devant l'élément de capteur fixe fait. apparaître, dans l'élément de capteur, un signal de sortie servant à produire des flancs de commutation, et un amplificateur de champ, qui est disposé sur le côté de l'élément de capteur, tourné à l'opposé de l'élément transmetteur. L'amplificateur de champ est de préférence un élément en matériau magnétique doux, qui est disposé sur le côté opposé à l'élément transmetteur, c'est-à-dire derrière l'élément de capteur, la sensibilité de mesure étant accrue, au niveau du lieu de mesure, par focalisation du champ. Le dispositif selon l'invention se caractérise par un agencement très plat et la possibilité d'une réali- sation particulièrement bon marché. Une intégration dans un support pour un circuit à semiconducteurs est possible de façon simple notamment dans le cas d'un capteur de vitesse de rotation. Surtout dans le cas de capteurs différentiels bon marché basés sur l'effet Hall et agencés sur la base de technologies AMR, GMR ou TMR connues en soi, du type utilisé par exemple fréquemment dans les capteurs de vitesse de rotation au niveau de roues d'un véhicule automobile, la portée du champ magnétique à détecter peut être améliorée moyennant une faible dépense, ce qui est très avantageux notamment pour les capteurs à effet Hall mentionnés en raison de leur sensibilité limitée. Lorsque l'élément transmetteur est par exemple une roue de transmetteur, un certain nombre d'aimants permanents servant à former ce qu'on appelle un aimant multipolaire sont disposés sur la périphérie de la roue de transmetteur, ces aimants passant avec leurs polarités respectives alternées devant l'élément de capteur. Cependant l'invention peut être également appliquée avantageusement dans le cas d'un élément transmetteur déplacé linéairement. D'autres caractéristiques et avantages de la pré-sente invention, ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels- - la figure 1 représente une vue schématique d'une roue de transmetteur pourvue d'un anneau multipolaire, en tant qu'élément transmetteur pour un dispositif de capteur magnétique comportant un amplificateur de champ; - la figure 2 montre une représentation en coupe du dispositif de capteur magnétique de la figure 1; - la figure 3 montre une représentation de variations du champ magnétique au niveau de l'élément de capteur en fonction de l'angle de la roue formant transmetteur avec et sans amplificateur de champ; - la figure 4 est une représentation de variations du champ magnétique au niveau de l'élément de capteur en fonction de l'entrefer entre la roue formant transmetteur et l'élément de capteur; et - la figure 5 représente un détail des allures 10 des courbes de variations de la figure 4 dans la zone limite de l'entrefer. Sur la figure 1, on a représente un dispositif de capteur magnétique 1 servant à détecter le mouvement de rotation de la roue de transmetteur 2, par exemple pour la production d'impulsions pour des angles de rotation prédéterminés, par rapport à un élément de capteur 3 sensible au champ magnétique, de préférence un élément à effet Hall. Le dispositif de capteur magnétique 1 fonctionne de telle sorte que ce qu'on appelle un anneau multipolaire 4 est installé sur la roue formant transmetteur 2 et que les différents aimants permanents 5 de l'anneau multipolaire 4 sont disposés par conséquent de manière à être déplaçables par rapport à l'élément de capteur 3 sensible au champ magnétique, et un amplificateur de champ 6 est positionné, sur le côté arrière, sur l'élément de capteur 3. De façon détaillée, l'agencement décrit précédemment est également visible sur la figure 2 en étant représenté selon une vue en coupe. L'amplificateur de champ 6 est réalisé en un matériau magnétique doux et produit, au niveau de l'élément de capteur 3, un champ magnétique accru. La forme de l'amplificateur de champ 6 est fonction de l'élément de capteur 3 utilisé. Pour un capteur à effet Hall en tant qu'élément de capteur 3 comportant des élé- ments individuels plus ou moins sensibles au champ magné- tique, il est possible ici de prévoir une forme de disque, une forme de cylindre ou une forme carrée, qui conduit à un accroissement de la composante de champ verticale. Des courbes de variation du champ magnétique à l'emplacement de l'élément de capteur 3 sont visibles respectivement sur les figures 3 à 5, ces courbes ayant été obtenues à partir d'une simulation d'un dispositif selon l'invention possédant un agencement sans utilisation de l'amplificateur de champ 6. Sur la figure 3 on a représenté une variation 10 sans l'amplificateur de champ 6 et une variation 11 avec l'amplificateur de champ 6 en fonction de l'angle de rotation, et on peut voir qu'avec l'amplifi- cateur de champ 6 on peut obtenir un accroissement de l'intensité de champ d'environ 20 % et que par conséquent on peut également accroître l'entrefer limite maximal par exemple d'un capteur de vitesse de rotation de roue. Sur la figure 4, les variations du champ magné- tique au niveau de l'élément de capteur 3 sont représentées en fonction de l'entrefer entre la roue de transmetteur 2 et l'élément de capteur 3, une courbe de variation 12 représentant le champ magnétique sans l'amplificateur de champ 6 et une courbe de variation 13 représentant le champ avec l'amplificateur de champ 6. La figure 5 représente un détail des courbes de variation 12 et 13 de la figure 4 dans la zone limite de l'entrefer entre 2,5 mm et 3,5 mm. Pour cet exemple sélectionné, pour une amplitude maximale nécessaire à l'emplacement de la mesure du champ magnétique, d'environ 2,5 mT, l'accroissement de l'entrefer limite est d'environ 0,2 mm, comme cela peut être tiré des courbes de variation 12 et 13 de la figure 5. Alors que l'agencement usuel d'un dispositif de capteur magnétique sans amplificateur de champ permet un entrefer maximal de 2,76 mm, cet entrefer dans le cas de l'agencement selon l'invention du dispositif de capteur magnétique 1 est égal ici à 2,94 mm. REVENDICATIONS 1. Dispositif de capteur magnétique destiné à évaluer les signaux d'un élément de capteur (3) sensible à un champ magnétique, dans lequel les variations du champ magnétique provoquées par un élément transmetteur mobile (2) peuvent être évaluées, caractérisé en ce qu'il comporte un élément transmetteur (2) qui possède au moins un aimant permanent (5), dont la variation du champ dans le cas d'un déplacement de l'élément transmetteur (2) devant l'élément de capteur fixe (3) fait apparaître, dans l'élément de capteur (3), un signal de sortie servant à produire des flancs de commutation, et un amplificateur de champ (6), qui est disposé sur le côté de l'élément de capteur (3), tourné à l'opposé 15 de l'élément transmetteur (2). 2. Dispositif de capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur de champ (6) est un élément en matériau magnétique doux monté fixe sur l'élément de capteur (3). 3. Dispositif de capteur magnétique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'amplificateur de champ (6) est monté sur un support, qui, conjointement avec l'élément de capteur (3) et les circuits à semiconducteurs, fait partie d'un dispositif de capteur intégré. 4. Dispositif de capteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de capteur (3) est constitué par un capteur différentiel basé sur l'effet Hall. 5. Dispositif de capteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément transmetteur est une roue de transmetteur (2), sur la périphérie de laquelle sont disposés un certain nombre d'aimants permanents (5), qui passent, avec leur pola- rité respectivement alternée, devant l'élément de capteur (30).