Brevet FR2932879A1 — publié le 20091225

L'invention concerne un système de détermination de la position linéaire d'un organe, ledit système comprenant des moyens de déplacement axial dudit organe dans une plage de position linéaire à déterminer. On connait de tels systèmes comprenant en outre : un codeur qui est destiné à être solidaire en translation de l'organe, ledit codeur comprend une piste magnétique qui est formée sur une succession alternée de pôles magnétiques Nord et Sud, ladite piste présentant une plage de lecture qui correspond à la plage de position linéaire à déterminer ; un capteur comprenant des éléments sensibles qui sont disposés à distance d'entrefer de la piste de sorte à détecter les signaux délivrés dans la plage de lecture, ledit capteur comprenant en outre un dispositif de traitement des signaux détectés qui est apte à déterminer la position linéaire de l'organe. Un problème qui se pose avec un tel système concerne les effets de bord au niveau des pôles extérieurs de la plage de lecture. En effet, ceux-ci conduisent à la délivrance d'un signal dont la périodicité n'est pas parfaite, ce qui impacte 20 négativement la précision de la détermination. Pour résoudre ce problème, on a proposé d'utiliser un codeur dont la piste magnétique comprend au moins un pôle supplémentaire de chaque côté de la plage de lecture. En particulier, la piste magnétique peut comprendre un pôle 25 ou une paire de pôle qui s'étend de chaque côté de la plage de lecture, de sorte à reporter les effets de bord en dehors de ladite plage. Toutefois, cette solution induit une augmentation de la taille du codeur qui peut poser des problèmes d'implantation du système. En particulier, pour des 30 applications en micromécanique, comme par exemple dans le domaine des appareils photo numériques, les contraintes d'encombrement sont trop sévères pour permettre l'utilisation d'un système de détermination selon l'art antérieur. L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un système de détermination qui combine un encombrement réduit avec une limitation des effets de bord. A cet effet, l'invention propose un système de détermination de la position linéaire d'un organe, ledit système comprenant : des moyens de déplacement axial dudit organe dans une plage de position linéaire à déterminer ; un codeur qui est destiné à être solidaire en translation dudit organe, ledit codeur comprend une piste magnétique qui est formée sur une succession alternée de pôles magnétiques Nord et Sud, ladite piste présentant une plage de lecture qui correspond à la plage de position linéaire à déterminer ; un capteur comprenant des éléments sensibles qui sont disposés à distance d'entrefer de la piste de sorte à détecter les signaux délivrés dans la plage de lecture, ledit capteur comprenant en outre un dispositif de traitement des signaux détectés qui est apte à déterminer la position linéaire de l'organe ; dans lequel la piste magnétique comprend en outre deux pôles magnétiques singuliers qui sont respectivement formés de chaque côté du codeur en étant adjacent à un pôle de la plage de lecture, le volume de chacun des pôles singuliers étant inférieur à celui de son pôle adjacent et la géométrie desdits pôles singuliers étant agencée pour limiter les effets de bord sur le signal délivré par la plage de lecture. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : les figures 1 à 3 sont des vues schématiques de côté montrant un codeur selon respectivement un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques de dessus montrant un codeur selon respectivement un mode de réalisation de l'invention ; les figures 6 et 7 sont des vues schématiques de côté montrant un codeur selon respectivement un mode de réalisation de l'invention. On décrit ci-dessus un système de détermination de la position linéaire d'un organe, notamment d'un organe de micro mécanique tel que ceux nécessaires pour un appareil photo numérique, par exemple pour le réglage du zoom ou de la mise au point d'un tel appareil. Pour permettre le déplacement axial de l'organe dans une plage de position linéaire à déterminer, le système comprend des moyens moteurs (non représentés) de types connus en fonction de l'application envisagée, la réalisation de ces moyens ne limitant pas la portée de l'invention. Le système de détermination comprend également un codeur 1 qui est destiné à être solidaire en translation dudit organe. Ainsi, les déplacements linéaires du codeur 1 et de l'organe sont actionnés conjointement, de sorte que la détermination de la position linéaire du codeur 1 équivaut à celle de l'organe. Le codeur 1 comprend une piste magnétique 2 qui est formée sur une succession alternée de pôles magnétiques 3 Nord et Sud. En particulier, le codeur 1 peut être formé d'une matrice, par exemple réalisée à base d'un matériau plastique ou élastomérique, dans laquelle sont dispersées des particules magnétiques, notamment des particules de ferrite. Ainsi, il est possible de former les pôles 3 Nord et Sud par aimantation des particules magnétiques sur des zones définies. En relation avec le codeur, on défini une direction axiale (X) qui correspond à la direction de translation de l'organe, une largeur (Y) qui s'étend dans le plan de la piste magnétique 2 et une épaisseur (Z) qui s'étend perpendiculairement audit plan. Pour permettre la détermination dans toute la plage de position linéaire de l'organe, la piste magnétique 2 présente une plage de lecture 4 qui correspond à ladite plage de position linéaire à déterminer. En particulier, la longueur axiale de la plage de lecture 4 est supérieure ou égale, notamment égale, à celle de la plage de position linéaire à déterminer. Le système de détermination comprend également un capteur (non représenté) intégrant des éléments sensibles qui sont disposés à distance d'entrefer de la piste magnétique 2 de sorte à détecter les signaux délivrés dans la plage de lecture 4. Dans un exemple de réalisation, les éléments sensibles sont des sondes à effet Hall, des magnétorésistances ou des magnétorésistances géantes. En particulier, le capteur peut comprendre un motif d'éléments sensibles, notamment une pluralité d'éléments sensibles alignés tel que décrit dans le document FR-2 792 403. Par ailleurs, le capteur comprend un dispositif de traitement des signaux détectés qui est apte à déterminer la position linéaire de l'organe. En particulier, sur les figures, les pôles magnétiques 3 de la plage de lecture 4 présentent une longueur axiale identique, de sorte à délivrer un signal magnétique pseudo sinusoïdal. En outre, la piste magnétique 2 est disposée dans un plan, la géométrie des pôles 3 de la plage de lecture 4 dans ce plan étant rectangulaire. En relation avec les figures, la piste magnétique 2 comprend en outre deux pôles magnétiques singuliers 5 qui sont respectivement formés de chaque côté du codeur 1 en étant adjacent à un pôle 6 de la plage de lecture 4. En particulier, les pôles singuliers 5 sont adjacents aux pôles extérieurs de la plage de lecture 4, en présentant une polarité inversée par rapport à ceux-ci. Plus précisément, la plage de lecture 4 s'étend au moins sur une partie axiale des pôles adjacents 6, et éventuellement en outre sur une partie axiale des pôles singuliers 5. En outre, sur les figures, les pôles adjacents 6 présentent une polarité inversée entre eux. Afin de limiter la taille du codeur 1, le volume de chacun des pôles singuliers 5 est inférieur à celui de son pôle adjacent 6. Par ailleurs, la géométrie des pôles singuliers 5 est agencée pour limiter les effets de bord sur le signal délivré par la plage de lecture 4. En outre, la géométrie des pôles singuliers 5 peut être agencée pour faciliter l'association du codeur 1 sur l'organe, notamment par accrochage desdits pôles singuliers sur ledit organe. Selon les réalisations représentées, les pôles singuliers 5 ont une géométrie identique et le codeur 1 présente un axe de symétrie selon l'axe Y. Par ailleurs, les pôles singuliers 5 sont disposés dans le prolongement axial de la plage de lecture 4, de sorte que la piste magnétique 2 soit disposée dans un plan axial à distance d'entrefer constante duquel les éléments sensibles sont disposés. Sur la figure 1, les pôles singuliers 5 présentent la même géométrie que celle des pôles adjacents 6, la dimension axiale desdits pôles singuliers étant réduite par rapport à celle desdits pôles adjacents. En particulier, la longueur axiale des pôles singuliers 5 peut être comprise entre 40 et 80 % de celle des pôles adjacents 6, notamment de l'ordre de 60 % de celle-ci. En particulier, dans le cas d'une diminution de plus de 40% de la longueur axiale des pôles singuliers 5, les figures 2 et 3 prévoient d'augmenter l'épaisseur des pôles singuliers 5 par rapport à celle des pôles adjacents 6, de sorte à augmenter le volume desdits pôles singuliers et donc à conserver une bonne amplitude de champ magnétique délivré par lesdits pôles singuliers. On obtient ainsi une amélioration dans la limitation des effets de bord, une possible augmentation de la plage de position linéaire à déterminer et donc une diminution de la taille du codeur 1 pour une plage donnée. Sur la figure 2, l'épaisseur des pôles singuliers 5 est augmentée d'une valeur constante, par exemple comprise entre 10 et 30% de l'épaisseur des pôles adjacents 6, de sorte que lesdits pôles singuliers dépassent desdits pôles adjacents dans le plan opposé à celui de la piste de lecture 2. La figure 3 montre une variante de la figure 2 dans laquelle l'épaisseur des pôles singuliers 5 est variable axialement de façon continue entre une valeur maximale extérieure et une valeur minimale intérieure qui correspond à l'épaisseur des pôles adjacents 6. 6 Les figures 4 et 5 montrent deux modes de réalisation dans lesquels la largeur des pôles singuliers 5 est différente de celle des pôles adjacents 6, ces réalisations pouvant être combinée avec la variation de l'épaisseur décrite ci- dessus. Sur ces figures, la largeur est croissante (figure 4) û respectivement décroissante (figure 5) û entre une valeur intérieure correspondant à la largeur des pôles adjacents 6 et une valeur extérieure maximale (figure 4) û respectivement minimale (figure 5). Ces deux réalisations permettent d'atteindre un volume analogue pour les pôles singuliers 5, le choix de l'un ou de l'autre pouvant être réalisé en fonction des contraintes d'implantation du codeur 1 sur l'organe. En outre, sur la figure 4, le raccordement de l'épaisseur des pôles singulier 5 et adjacent 6 est réalisé en prévoyant une légère augmentation de l'épaisseur extérieure du pôle adjacent 6. Les figures 6 et 7 montrent deux modes de réalisation dans lesquels, à l'opposé du plan de la piste magnétique 2, l'épaisseur des pôles singuliers 5 est inférieure de celle des pôles adjacents 6, ces réalisations pouvant être combinées avec la variation de la largeur décrite ci-dessus. Sur la figure 6, l'épaisseur est décroissante entre une valeur intérieure correspondant à l'épaisseur des pôles adjacents 6 et une valeur extérieure minimale. En outre, la dimension axiale des pôles singuliers 5 n'est que très légèrement inférieure à celle des pôles adjacents 6. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus en relation avec les figures 1 à 3 et 5-6, les pôles magnétiques 3 de la plage de lecture 2 présentent une géométrie identique. Sur la figure 7, les pôles adjacents 6 présentent une épaisseur qui est différente de celle des autres pôles 3 de la plage de lecture 2, au moins sur une zone axiale extérieure. En variante éventuellement cumulative, la largeur des pôles adjacents 6 peut être différente de celle des autres pôles 3 de la plage de lecture 2. 7 Sur la figure 7, l'épaisseur est décroissante entre : une valeur intérieure correspondant à l'épaisseur des pôles adjacents 6 à une cote axiale approximative d'un tiers de la largeur desdits pôles ; et 5 - une valeur extérieure minimale. En outre, la dimension axiale des pôles singuliers 5 est analogue à celle des pôles adjacents 6. REVENDICATIONS1. Système de détermination de la position linéaire d'un organe, ledit système 5 comprenant : - des moyens de déplacement axial dudit organe dans une plage de position linéaire à déterminer ; - un codeur (1) qui est destiné à être solidaire en translation dudit organe, ledit codeur comprend une piste magnétique (2) qui est formée sur une 10 succession alternée de pôles magnétiques (3) Nord et Sud, ladite piste présentant une plage de lecture (4) qui correspond à la plage de position linéaire à déterminer ; un capteur comprenant des éléments sensibles qui sont disposés à distance d'entrefer de la piste magnétique (2) de sorte à détecter les 15 signaux délivrés dans la plage de lecture (4), ledit capteur comprenant en outre un dispositif de traitement des signaux détectés qui est apte à déterminer la position linéaire de l'organe ; ledit système de détermination étant caractérisé en ce que la piste magnétique (3) comprend en outre deux pôles magnétiques singuliers (5) qui sont 20 respectivement formés de chaque côté du codeur (1) en étant adjacent à un pôle (6) de la plage de lecture (4), le volume de chacun des pôles singuliers (5) étant inférieur à celui de son pôle adjacent (6) et la géométrie desdits pôles singuliers étant agencée pour limiter les effets de bord sur le signal délivré par la plage de lecture (4). 25 2. Système de détermination selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pôles magnétiques (3) de la plage de lecture (4) présentent une longueur axiale identique. 30 3. Système de détermination selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pôles singuliers (5) présentent une géométrie identique. 9 4. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur axiale des pôles singuliers (5) est comprise entre 40 et 80 % de celle des pôles adjacents (6). 5. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les pôles singuliers (5) sont disposés dans le prolongement axial de la plage de lecture (4). 6. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur et/ou la largeur des pôles singuliers (5) est différente de celle des pôles adjacents (6). 7. Système de détermination selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'épaisseur et/ou la largeur des pôles singuliers (5) est variable axialement. 8. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les pôles adjacents (6) présentent une épaisseur et/ou une largeur qui est différente de celle des autres pôles (3) de la plage de lecture (4), au moins sur une zone axiale extérieure. 9. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les pôles magnétiques (3) de la plage de lecture (4) présentent une géométrie identique. 25 10. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la longueur axiale de la plage de lecture (4) est égale à celle de la plage de position linéaire à déterminer. 20