Brevet FR2926882A1 — publié le 20090731

Capteur de mesure d'un angle de rotation. La présente invention concerne un capteur de mesure d'un angle de rotation d'un élément propre à pivoter autour d'un axe de rotation. En particulier, l'invention est relative à un capteur de mesure d'un angle de rotation d'un élément propre à pivoter autour d'un axe de rotation, le capteur comportant : - un aimant permanent propre à être fixé à l'élément pivotant, - un cadre de blindage comportant au moins une face intérieure disposée en vis-à-vis d'une face latérale de l'aimant permanent, et - au moins un capteur de champ magnétique disposé entre le cadre de blindage et l'aimant permanent. Toutefois, le signal de sortie de ce capteur de mesure varie de façon sinusoïdale par rapport à l'angle de rotation de l'élément pivotant. Comme ces signaux de sortie sont généralement traités de façon digitale, il est souhaitable de proposer un capteur de mesure présentant un signal de sortie ayant une progression linéaire sur au moins une partie de sa course. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur caractérisé en ce que l'aimant permanent et le cadre de blindage présentent des formes géométriques conformées de manière à ce que la distance entre la face latérale de l'aimant permanent et la face intérieure du cadre de blindage varie en fonction de l'angle de rotation de l'élément pivotant. Suivant des modes particuliers de réalisation, le capteur de mesure comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le cadre de blindage encercle l'aimant permanent, et la face latérale de l'aimant permanent présente une forme géométrique différente de la forme géométrique de la face intérieure du cadre de blindage ; - une face, parmi la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant permanent, présente une forme oblongue, et l'autre face, parmi la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant permanent, présente une forme de révolution ; - une face, parmi la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant permanent, présente une forme polygonale, et l'autre face, parmi la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant permanent, pré-sente une forme de révolution ; - une face, parmi la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant permanent, présente une forme circulaire, et en ce que l'autre face, parmi la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant perma- nent, présente une forme elliptique ; - le capteur comprend des moyens de fixation propres à solidariser l'aimant permanent à l'élément pivotant de sorte que l'axe de rotation de l'élément pivotant passe par le centre de gravité de l'aimant permanent ; - le capteur comprend des moyens de fixation propres à fixer l'aimant permanent à l'élément pivotant de sorte que l'axe de rotation de l'élément pivotant soit décalé par rapport au centre de gravité de l'aimant permanent ; - le capteur comporte deux capteurs de champ magnétique disposés chacun entre le cadre de blindage (et l'aimant permanent ; - le cadre de blindage est réalisé dans un matériau magnétique de forte permittivité ; et - l'aimant permanent est propre à générer un champ magnétique perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément pivotant, et la face intérieure du cadre de blindage et la face latérale de l'aimant permanent sont parallèles à l'axe de rota- tion de l'élément pivotant. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur les-quels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective du capteur de mesure selon l'invention fixé à un élément pivotant ; - la figure 2 est une vue schématique de face sans couvercle d'un premier mode de réalisation du capteur de mesure selon l'invention ; - la figure 3 est un graphique représentant le signal de sortie du capteur de mesure selon l'invention, en fonction de l'angle de rotation de l'élément pivotant ; - la figure 4 est une vue schématique de face sans couvercle d'un deuxième mode de réalisation du capteur selon l'invention ; et - la figure 5 est une vue schématique de face sans couvercle d'un troisième mode de réalisation du capteur de mesure selon l'invention. Le capteur de mesure 2 selon l'invention est propre à mesurer l'angle de rotation 0 d'un élément 4 pivotant autour d'un axe de rotation A-A. A cet effet, il comporte un plateau circulaire de support 6, un aimant permanent 8 articulé au plateau de support 6 de façon à pivoter selon un axe perpendi- culaire au plan du plateau de support 6, et un cadre de blindage 10 solidaire du plateau de support 6. Le plateau de support 6 comprend en son centre un orifice 11 traversé par un arbre de liaison 12. Une extrémité de l'arbre de liaison 12 est solidarisée à l'aimant permanent 8. Des moyens de fixation 13 sont montés sur l'autre extrémité de l'arbre de liaison 12. Ces moyens de fixation 13 sont propres à solidariser l'arbre de liaison 12 à l'élément pivotant 4 dont on désire mesurer l'angle de rotation O. L'axe de rotation de l'arbre de liaison 12 coïncide avec l'axe de rotation A-A de l'élément pivotant 4. Un couvercle circulaire 14 est monté sur le cadre de blindage 10. L'aimant permanent 8 présente une première face principale solidaire de l'arbre de liaison 12, une seconde face principale 15 opposée à la première face principale, et une face latérale 16 qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation A-A de l'élément pivotant 4. L'aimant permanent 8 possède une aimantation radiale, c'est-à-dire une aimantation perpendiculaire à sa face latérale 16. Il est propre à générer un champ magnétique B dans l'espace défini entre l'aimant permanent 8 et le cadre de blindage 10. Le cadre de blindage 10 boucle les lignes de champ magnétique généré par l'aimant permanent 8. A cet effet, il est formé dans un matériau magnétique ayant une forte permittivité, tel qu'un matériau ferromagnétique. Le cadre de blindage 10 présente une forme extérieure cylindrique. Il entoure l'aimant permanent 8 de sorte que sa paroi ou face intérieure 17 soit disposée en regard de la face latérale 16 de l'aimant permanent 8. Le capteur de mesure 2 comporte en outre un capteur de champ magnétique 18 fixé au plateau de support 6 de manière à être disposé à une distance fixe de l'aimant permanent 8 dans l'espace défini entre l'aimant permanent 8 et le cadre de blindage 10. Le capteur de champ magnétique 18 est par exemple un capteur à effet Hall. Le capteur à effet Hall 18, placé entre l'aimant permanent 8 et le cadre de blindage 10, est propre à détecter le champ magnétique B généré par l'aimant permanent 8. La figure 2 illustre une vue de face sans couvercle 14 du capteur de mesure 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Selon ce premier mode de réalisation de l'invention, le cadre de blindage 10 présente une face intérieure 17 ayant une forme géométrique différente de la forme géométrique de la face latérale 16 de l'aimant permanent 8 qui est en vis-à-vis de cette face intérieure 17. En particulier, la face intérieure 17 du cadre de blindage est constituée par huit portions planes reliées les unes aux autres. Ces huit portions planes forment un octogone en vue de face (c'est-à-dire vue du couvercle 14). L'aimant permanent 8 présente une forme cylindrique. Sa face latérale 16 est circulaire. L'axe du cylindre de l'aimant permanent coïncide avec l'axe de rotation A-A de l'élément pivotant 4. En fonctionnement, le capteur de mesure 2 est fixé sur l'élément pivotant 4. Lorsque ce dernier pivote autour de l'axe A-A, le capteur de mesure 2 génère un signal de sortie représentatif du champ magnétique B mesuré par le capteur à effet Hall 18. Le champ magnétique B mesuré par le capteur à effet Hall 18 à une dis-tance prédéfinie de l'axe de rotation A-A varie en fonction de la forme de la face latérale 16 de l'aimant permanent et de la forme de la face intérieure 17 du cadre de blindage lui faisant face. En particulier, lorsque l'un des éléments parmi l'aimant permanent 8 et le cadre de blindage 10 présente une forme oblongue et que l'autre élément pré-sente une forme circulaire, le champ magnétique B mesuré par le capteur à effet Hall 18 varie sensiblement linéairement sur une plage angulaire prédéfinie, lors-que l'élément pivotant 4 pivote autour de l'axe A-A. Comme visible sur la figure 3, le signal de sortie du capteur de mesure 2 représentatif du champ magnétique B mesuré par le capteur à effet Hall présente une linéarité de plus ou moins 1% sur une plage angulaire de plus ou moins 40° de rotation de l'élément pivotant 4. En variante, l'axe du cylindre de l'aimant permanent 8 est décalé par rapport à l'axe de rotation A-A. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 4, le cadre de blindage 10 présente une face intérieure 17 de forme circulaire et l'aimant permanent 8 présente une face latérale 16 de forme elliptique. Dans ce mode de réalisation, un capteur à effet Hall additionnel 20 a été fixé au plateau de support 6 en vis-à-vis du capteur à effet Hall 18, ce capteur à effet Hall 20 constitue un capteur redondant. Sur la figure 4, les lignes de champ magnétique généré par l'aimant permanent 8 ont été matérialisées par des lignes continues 21. Ces lignes de champ présentent des formes qui varient en fonction de la forme géométrique de la face latérale 16 de l'aimant permanent et de la forme géométrique de la face intérieure 17 du cadre de blindage. Dans ce mode de réalisation, le champ magnétique B mesuré par le capteur à effet Hall 18 varie sensiblement linéairement en raison de la forme elliptique de la face latérale 16 de l'aimant permanent . Le signal de sortie du capteur de mesure 2 selon ce second mode de réali- sation présente également une linéarité inférieure à 1% sur une plage angulaire de plus ou moins 40° de rotation de l'élément pivotant 4. Selon le troisième mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 5, l'aimant permanent 8 présente une face latérale 16 de la forme d'un ovoïde dé-formé, non symétrique. Le cadre de blindage 10 présente une face intérieure 17 de forme circulaire. L'axe de rotation A-A de l'élément pivotant 4 est décalé par rapport au centre de gravité C de l'aimant permanent 8. Le champ magnétique B mesuré par le capteur à effet Hall 18 du capteur selon ce troisième mode de réalisation présente une linéarité inférieure à 1% sur une plage angulaire de plus ou moins 60° de rotation de l'élément pivotant 4. Dans l'ensemble de ces modes de réalisation de l'invention, la distance entre la face latérale 16 de l'aimant permanent 8 et la face intérieure 17 du cadre de blindage varie. REVENDICATIONS 1.- Capteur de mesure (2) d'un angle de rotation (8) d'un élément (4) propre à pivoter autour d'un axe de rotation (A-A), le capteur comportant : - un aimant permanent (8) propre à être fixé à l'élément pivotant (4), -un cadre de blindage (10) comportant au moins une face intérieure (17) disposée en vis-à-vis d'une face latérale (16) de l'aimant permanent (8), et - au moins un capteur de champ magnétique (18, 20) disposé entre le cadre de blindage (10) et l'aimant permanent (8), caractérisé en ce que l'aimant permanent (8) et le cadre de blindage (10) présentent des formes géométriques conformées de manière à ce que la distance entre la face latérale (16) de l'aimant permanent (8) et la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) varie en fonction de l'angle de rotation (8) de l'élément pi-votant (4). 2.- Capteur (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cadre de blindage (10) encercle l'aimant permanent (8), et en ce que la face latérale (16) de l'aimant permanent (8) présente une forme géométrique différente de la forme géométrique de la face intérieure (17) du cadre de blindage (10). 3.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une face, parmi la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8), présente une forme oblongue, et en ce que l'autre face, parmi la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8), présente une forme de révolution. 4.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une face, parmi la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8), présente une forme polygonale, et en ce que l'autre face, parmi la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8), présente une forme de révolution. 5.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une face, parmi la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8), présente une forme circulaire, et en ce que l'autre face, parmi la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8), présente une forme elliptique. 6.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation (13) propres à solidariser l'aimant permanent (8) à l'élément pivotant (4) de sorte que l'axe de rotation (A-A) de l'élément pivotant (4) passe par le centre de gravité de l'aimant permanent (8). 7.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation (13) propres à fixer l'aimant permanent (8) à l'élément pivotant (4) de sorte que l'axe de rotation (A-A) de l'élément pivotant (4) soit décalé par rapport au centre de gravité de l'aimant permanent (8). 8.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux capteurs de champ magnétique (18, 20) disposés chacun entre le cadre de blindage (10) et l'aimant permanent (8). 9.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le cadre de blindage (10) est réalisé dans un matériau magnétique de forte permittivité. 10.- Capteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'aimant permanent (8) est propre à générer un champ magnétique perpendiculaire à l'axe de rotation (A-A) de l'élément pivotant (4), et en ce que la face intérieure (17) du cadre de blindage (10) et la face latérale (16) de l'aimant permanent (8) sont parallèles à l'axe de rotation (A-A) de l'élément pivotant (4).