Brevet FR2877084A1 — publié le 20060428

La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs adaptés pour détecter la position voire également la vitesse d'une cible mobile au sens général. La présente invention concerne plus précisément le domaine technique des capteurs sensibles au sens et à l'intensité d'une grandeur physique pour permettre de détecter la position voire la vitesse d'une cible mobile pourvue d'au moins un motif au sens général. L'objet de l'invention concerne plus particulièrement le domaine des capteurs magnétiques adaptés pour permettre de détecter la vitesse d'une cible mobile mais également sa position lorsque la cible mobile est en position de repos. Dans l'état de la technique, il est connu des capteurs magnétiques du type TPOS (true power on state) aptes à fournir dès leur mise sous tension, une information correspondant à la position de la cible mobile. Un tel capteur comporte une cible mobile réalisée par exemple en un matériau magnétique doux et présentant au moins une et de manière générale une série de dents séparées par des creux. Un tel capteur comporte aussi un aimant permanent aimanté définissant un entrefer avec la cible mobile. Dans l'entrefer est disposée une sonde sensible au sens et à l'intensité d'une induction magnétique. Le déplacement de la cible mobile provoque pour chaque passage d'une dent devant la sonde, une variation de l'induction magnétique traversant la sonde qui délivre ainsi un signal électrique fonction du sens et de l'amplitude de l'induction magnétique. Cette sonde sensible est associée notamment à un comparateur de niveaux à hystérésis dont la sortie prend un premier état logique quand le signal électrique délivré par la sonde est supérieur à un seuil prédéterminé et un deuxième état logique lorsque le signal électrique est inférieur à un seuil prédéterminé. Ce type de capteur fournit un signal correspondant à un creux ou à une dent dès la mise sous tension du capteur sans que la cible bouge. L'inconvénient d'un tel capteur est sa sensibilité à la variation des paramètres tels que la température et l'entrefer entre la cible et le capteur. De plus, le signal délivré par de tels capteurs contient en général un décalage (offset) important, ce qui rend difficile l'exploitation du signal. Dans l'état de la technique, il est également connu un capteur de position et/ou de vitesse mettant en oeuvre deux sondes sensibles reliées à des moyens de traitement adaptés pour exploiter de manière différentielle les signaux de sortie des sondes. Un tel capteur présente l'avantage d'éliminer l'offset du signal. De plus, un tel capteur est peu sensible aux variations d'entrefer et de température. Toutefois, un tel capteur ne peut pas fournir un signal utile dès sa mise sous tension car le signal différentiel est nul lorsque les sondes se trouvent au milieu d'une dent ou d'un creux. L'analyse de l'état de la technique conduit à constater qu'il apparaît le besoin de disposer d'un capteur pratiquement insensible aux effets perturbateurs tels que la variation d'entrefer et de la température tout en étant apte à fournir un signal utile dès sa mise sous tension. L'objet de la présente invention vise donc à satisfaire ce besoin en proposant un dispositif pour détecter au moins la position d'une cible mobile, conçu pour être pratiquement insensible aux variations d'entrefer et de température tout en fournissant dès la mise sous tension, une information correspondant à la position de la cible mobile. Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention vise un dispositif pour détecter au moins la position d'une cible mobile pourvue d'au moins un motif et montée pour définir un entrefer dans lequel sont disposées au moins deux sondes sensibles à l'intensité d'une grandeur physique, le déplacement de la cible provoquant pour chaque passage d'un motif devant une sonde, une variation de l'intensité de la grandeur physique captée par la sonde qui délivre un signal électrique de sortie, fonction de l'amplitude de la grandeur physique, et appliqué à l'entrée de moyens de traitement. Selon l'invention, les moyens de traitement comportent: - des moyens de détermination d'un premier signal dit absolu obtenu à partir d'au moins un signal de sortie, - des moyens de détermination d'un deuxième signal dit différentiel obtenu en faisant la différence entre deux signaux de sortie, - et des moyens de comparaison entre le signal absolu et le signal différentiel délivrant un signal binaire représentatif d'au moins la position de la cible mobile. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de traitement comportent des moyens pour produire une valeur de décalage adaptée pour corriger soit le signal absolu soit le signal différentiel de manière que l'un desdits signaux soit supérieur ou inférieur à l'autre lorsqu'un motif est respectivement absent ou présent dans l'entrefer. Selon une variante de réalisation, les moyens de détermination du signal absolu utilise les signaux de sortie délivrés par les sondes afin d'en faire la somme. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de traitement comportent des moyens d'inversion soit du signal différentiel soit du signal absolu de manière à obtenir un troisième signal dit inversé. Conformément à une forme de réalisation, les moyens de comparaison comportent un premier moyen de comparaison entre le signal absolu et le signal différentiel (ou leurs signaux inversés) de manière à détecter un front de passage de la cible lorsque les valeurs des deux dits signaux sont égales. Selon cette forme de réalisation, le premier moyen de comparaison délivre un état binaire déterminé lorsque le signal absolu est supérieur (ou inférieur) au signal différentiel. Conformément à une autre forme de réalisation, les moyens de comparaison comportent un deuxième moyen de comparaison entre le signal absolu et le signal différentiel inversé (ou leurs signaux inversés) de manière à détecter un front de passage de la cible lorsque les valeurs des deux dits signaux sont égales. Selon cette forme de réalisation, le deuxième moyen de comparaison délivre un état binaire déterminé lorsque le signal différentiel inversé est supérieur (ou inférieur) au signal absolu. Avantageusement, le premier et deuxième moyens de comparaison sont reliés à des moyens de traitement logique délivrant un signal binaire à un état déterminé uniquement lorsque les signaux différentiel et différentiel inversé sont inférieurs (supérieurs) au signal absolu. Par exemple, les moyens de comparaison sont des comparateurs à seuil. A titre d'exemple, les moyens de traitement logique reliés aux moyens de comparaison sont réalisés par une porte logique ET . Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de traitement comportent un filtre passe-haut en entrée duquel est appliqué le signal différentiel en vue d'éliminer ses valeurs de décalage. 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 schématique d'un dispositif de détection conforme à l'invention. La Figure 2 est un schéma bloc fonctionnel décrivant un exemple d'un dispositif conforme à l'invention. La Figure 3 est une vue de différents signaux permettant d'expliciter l'objet de l'invention. La Fig. 1 illustre un dispositif 1 adapté pour détecter la position voire également la vitesse d'un mobile se déplaçant de préférence mais non exclusivement autour d'un axe de rotation A. Le dispositif 1 comporte un capteur de position 2 comprenant une cible mobile 3 assujettie au mobile dont la position voire la vitesse sont à détecter. Dans l'exemple illustré, le capteur de position 2 est du type rotatif de sorte que la cible mobile 3 est de forme circulaire tournant autour de son centre. D'une manière classique, la cible mobile 3 est pourvue d'au moins un et de manière générale, d'une série de motifs 4 constitués par exemple par des dents 5 séparées entre elles par des creux 6. La cible mobile 3 définit un entrefer 7 dans lequel sont disposées au moins deux sondes E1, E2 sensibles à l'intensité d'une grandeur physique captée par la sonde. Dans l'exemple qui suit, chaque sonde E1, E2 est sensible à l'intensité d'une induction magnétique créée dans l'entrefer 7 par l'intermédiaire d'un aimant. Bien entendu, l'objet de l'invention peut s'appliquer à une grandeur physique différente d'un champ magnétique telle qu'un champ électrique par exemple. Dans l'exemple illustré, le déplacement de la cible mobile 3 provoque pour chaque passage d'un motif 4 devant une sonde, une variation de l'induction magnétique traversant la sonde. Chaque sonde E1, E2 délivre ainsi respectivement un signal de sortie S1, S2 fonction de l'amplitude de l'induction magnétique. De manière 2877084 5 classique, les signaux de sortie SI, S2 sont: appliqués à des moyens de traitement 11 intégrés ou déportés par rapport au capteur de position 2. Conformément à l'invention, et tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 2, les moyens de traitement 11 comportent: - des moyens 12 de détermination d'un premier signal dit absolu Sa obtenu à partir d'au moins un signal de sortie SI, S2, - des moyens 13 de détermination d'un deuxième signal dit différentiel Sd obtenu en faisant la différence entre les deux signaux de sortie S1, S2, - et des moyens 14 de comparaison entre le signal absolu Sa et le signal différentiel Sd, délivrant un signal binaire Sb représentatif d'au moins la position de la cible mobile 3. Conformément à l'invention, les moyens de traitement 11 comportent des moyens aptes à produire une valeur de décalage Of adapté pour corriger soit le signal absolu Sa soit le signal différentiel Sd de manière que l'un desdits signaux soit supérieur ou inférieur à l'autre lorsqu'un motif est respectivement absent ou présent dans l'entrefer 7. Dans l'exemple illustré, la valeur de décalage Of est appliquée pour corriger le signal absolu Sa. Dans l'exemple de réalisation illustrée à la Fig. 2, les moyens de détermination 12 du signal absolu utilisent les signaux de sortie S1, S2 délivrée par les deux sondes E1, E2 afin d'en faire la somme. Selon cet exemple, les moyens de détermination du signal absolu 12 comportent un circuit sommateur analogique dont les entrées sont reliées aux sondes E1, E2. Dans l'exemple illustré, le signal issu du circuit sommateur analogique est appliqué à l'entrée d'un circuit soustracteur analogique 17 dont l'autre entrée reçoit la valeur de décalage Of. Le circuit soustracteur analogique 17 délivre ainsi le signal absolu Sa qui est obtenu à partir de la somme des deux signaux de sortie S1, S2, associée à la valeur de décalage Of. Dans la description qui précède, le signal absolu Sa est obtenu en faisant la somme des deux signaux de sortie délivrés par les sondes. Il est à noter que le signal absolu Sa peut être obtenu en utilisant l'un et/ou l'autre des signaux de sortie S1, S2 délivrés par les sondes, en faisant par exemple la somme pondérée des signaux. Dans l'exemple illustré, les moyens 13 de détermination du signal différentiel Sd sont réalisés par un circuit soustracteur analogique sur les entrées desquelles sont appliqués les signaux de sortie SI, S2. Avantageusement, les moyens de traitement 11 comportent des moyens d'inversion 20 soit du signal différentiel Sd soit du signal absolu Sa de manière à obtenir un troisième signal dit inversé. Dans l'exemple illustré, les moyens d'inversion 20 inverse le signal différentiel Sd de manière qu'il est obtenu un signal différentiel inversé Sdi. Par exemple, ses moyens d'inversion 20 sont réalisés par un circuit analogique inverseur. Les moyens de comparaison 14 comportent un premier moyen 22 de comparaison entre le signal absolu Sa et le signal différentiel Sd de manière à détecter un front de passage de la cible 3 lorsque les valeurs des signaux sont égales. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 3, le moyen de comparaison 22 délivre un signal binaire Sel qui occupe un état par exemple bas lorsque le signal différentiel Sd est supérieur au signal absolu Sa et à l'état haut lorsque le signal différentiel Sd est inférieur au signal absolu Sa. Selon cet exemple, une telle comparaison permet de détecter le passage d'un creux à une dent de la cible 3. Les moyens de comparaison 14 comportent un deuxième moyen de comparaison 24 entre le signal absolu Sa et le signal différentiel inversé Sd; de manière à détecter un front de passage de la cible lorsque les valeurs des signaux sont égales. Le moyen de comparaison 24 délivre un signal binaire Sc2 qui occupe un état par exemple bas lorsque le signal différentiel inversé Sd; est supérieur au signal absolu Sa et à l'état haut lorsque le signal différentiel inversé Sd; est inférieur au signal absolu Sa. Selon cet exemple, une telle comparaison permet de détecter le passage d'une dent à un creux de la cible 3. Les moyens de comparaison 22, 24 sont des comparateurs à au moins un seuil. Les premier et deuxième moyens de comparaison 22, 24 sont reliés à des moyens de traitement logique 26 délivrant un signal binaire Sb à un état déterminé uniquement lorsque les signaux différentiel Sd et différentiel inversé Sdi sont inférieurs au signal absolu Sa. Les moyens de traitement logique 26 sont constitués par exemple par une porte logique ET qui fournit un signal de sortie Sb à un état logique par exemple haut uniquement lorsque les signaux Sc', Sc2 sont simultanément à l'état haut. Dans ce cas, une dent 5 est placée en face des sondes. Cette relation est vérifiée même lorsque le signal différentiel Sd est égal à zéro correspondant à la position d'une dent 5 ou d'un creux 6 au milieu d'une sonde. Pour ce faire, le signal de décalage Of a été choisi de manière à fournir un signal positif en face d'une dent 5 et négatif en face d'un creux 6. Le capteur 2 fournit ainsi un signal au démarrage c'est-à-dire avec la cible mobile à l'arrêt sans qu'un changement du mode de fonctionnement soit nécessaire. Dans l'exemple décrit, le premier moyen de comparaison 22 compare le signal absolu Sa et le signal différentiel Sd alors que le deuxième moyen de comparaison 24 compare le signal absolu Sa et le signal différentiel inversé Sd;. Bien entendu, il peut être prévu que le deuxième moyen de comparaison 24 compare le signal absolu inversé et le signal différentiel Sd. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de traitement 11 comportent un filtre passe-haut en entrée duquel est appliqué le signal différentiel Sd en vue d'éliminer ses valeurs de décalage ou offset. Le signal différentiel Sd est alors égal à une valeur nulle quand la vitesse de la cible 3 est inférieure à la bande passante du filtre. Dans ce cas, le capteur fonctionne en mode TPOS. Si la vitesse augmente, le capteur passe progressivement du mode TPOS en mode différentiel au fur et à mesure que le signal différentiel Sd augmente. 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 - Dispositif pour détecter au moins la position d'une cible mobile (3) pourvue d'au moins un motif (4) et montée pour définir un entrefer (7) dans lequel sont disposées au moins deux sondes (El, E2) sensibles à l'intensité d'une grandeur physique, le déplacement de la cible (3) provoquant pour chaque passage d'un motif devant une sonde, une variation de l'intensité de la grandeur physique captée par la sonde qui délivre un signal électrique de sortie fonction de l'amplitude de la grandeur physique et appliqué à l'entrée de moyens de traitement (11), caractérisé en ce que les moyens de traitement (11) comportent: - des moyens (12) de détermination d'un premier signal (Sa) dit absolu obtenu à partir d'au moins un signal de sortie (SI, S2), - des moyens (13) de détermination d'un deuxième signal dit différentiel (Sd) obtenu en faisant la différence entre deux signaux de sortie (SI, S2) , - et des moyens (14) de comparaison entre le signal absolu (Sa) et le signal différentiel (Sd) délivrant un signal binaire (Sb) représentatif d'au moins la position de la cible mobile. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement (11) comportent des moyens pour produire une valeur de décalage (Of) adaptée pour corriger soit le signal absolu (Sa) soit le signal différentiel (Sd) de manière que l'un desdits signaux soit supérieur ou inférieur à l'autre lorsqu'un motif est respectivement absent ou présent dans l'entrefer. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détermination (12) du signal absolu (Sa) utilise les signaux de sortie (S,, S2) délivrés par les sondes (El, E2) afin d'en faire la somme. 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de traitement (11) comportent des moyens d'inversion (20) soit du signal différentiel (Sd) soit du signal absolu (Sa) de manière à obtenir un troisième signal dit inversé. - Dispositif selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les moyens de comparaison (14) comportent un premier moyen de comparaison (22) entre le signal absolu (Sa) et le signal différentiel (Sd) (ou leurs signaux inversés) de manière à (9 détecter un front de passage de la cible (3) lorsque les valeurs des deux dits signaux sont égales. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier moyen de comparaison (22) délivre un état binaire déterminé lorsque le signal absolu (Sa) est supérieur (ou inférieur) au signal différentiel (SI). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de comparaison (14) comportent un deuxième moyen de comparaison (24) entre le signal absolu (Sa) et le signal différentiel inversé (Sd) (ou leurs signaux inversés) de manière à détecter un front de passage de la cible (3) lorsque les valeurs des deux dits signaux sont égales. 8 - Dispositif selon la revendication 7., caractérisé en ce que le deuxième moyen de comparaison (24) délivre un état binaire déterminé lorsque le signal différentiel inversé (Sdj) est supérieur (ou inférieur) au signal absolu (Sa). 9 - Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le premier et deuxième moyens de comparaison (22, 24) sont reliés à des moyens de traitement logique (26) délivrant un signal binaire (Sb) à un état déterminé uniquement lorsque les signaux différentiel (Sd) et différentiel inversé (Sdj) sont inférieurs (supérieurs) au signal absolu. - Dispositif selon les revendications 6, 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de comparaison (22, 24) sont des comparateurs à seuil. 11 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de traitement logique (26) reliés aux moyens de comparaison (22, 24) sont réalisés par une porte logique ET . 12 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement (11) comportent un filtre passe-haut en entrée duquel est appliqué le signal différentiel en vue d'éliminer ses valeurs de décalage.