Brevet FR3126490A1 — publié le 20230303

Ce capteur (36) de déplacement inductif variable, comprend une bobine primaire (22) d’excitation, une première bobine secondaire (23) et une deuxième bobine secondaire (24), la bobine primaire d’excitation étant configurée pour générer un champ magnétique variable et les première et deuxième bobines secondaires étant configurées pour générer chacune un signal induit par le champ magnétique variable. La bobine primaire (22) et les première et deuxième bobines secondaires ont chacune une extrémité (27, 29) destinée à être reliée à une masse commune. Figure pour l’abrégé : Fig 7 Capteur de déplacement inductif variable, dispositif, système et aéronef associés Domaine technique de l’invention L’invention concerne les capteurs de déplacement, et plus particulièrement les capteurs de déplacement inductifs différentiels variables connus sous l’acronyme anglais VDT (« variable différentiel transformer »). L’invention concerne en outre les dispositifs de contrôle de réacteurs et les dispositifs de contrôle des gaz équipés de tels capteurs, ainsi que des systèmes de contrôle comprenant l’un desdits dispositifs et des aéronefs équipés de tels systèmes. Etat de la technique antérieure Généralement, afin de déterminer avec précision et fiabilité le déplacement d’un organe mécanique, par exemple la position d’une servo valve, on utilise un capteur de déplacement inductif différentiel variable pour déterminer le déplacement et la position de la partie mobile de l’organe mécanique. Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de réalisation et un schéma de principe d'un capteur 1 de déplacement inductif différentiel linéaire, connu sous l’acronyme anglais LVDT « linear variable différentiel transformer », selon l’état de la technique. Le capteur 1 comprend une bobine primaire 2 d’excitation, une première bobine secondaire 3, une deuxième bobine secondaire 4 et un noyau magnétique 5 comprenant une tige réalisée en un matériau magnétique. La bobine primaire 2 et les première et deuxième bobines secondaires 3, 4 sont disposées dans une enveloppe cylindrique 11 du capteur 1 d’axe central (A). La bobine primaire 1 s’étend à l’intérieur de l’enveloppe cylindrique 11 sur la totalité de la longueur de l’enveloppe 1. Les bobines secondaires 3, 4 sont superposées sur la bobine primaire 2 et séparées de la bobine primaire 2 par un isolant électrique de sorte que la longueur cumulée des première et deuxième bobine secondaire 3, 4 selon l’axe (A) est égale à la longueur de la bobine primaire 2 selon l’axe (A). Le noyau magnétique 5 est disposé au centre des bobines 2, 3, 4, et translate linéairement selon l’axe (A) par rapport aux bobines 2, 3, 4. La bobine primaire 2 comprend deux bornes de connexion 6, 7 reliées à une source de courant variable délivrant par exemple un courant sinusoïdal. Les première et deuxième bobines secondaires 3, 4 sont reliées par l’une de leurs extrémités à un point de connexion relié à une borne de connexion 8, et les deuxièmes extrémités des première et deuxième bobines secondaires 3, 4 sont reliées chacune à une borne de connexion différente 9, 10. Lorsque la bobine primaire 2 est alimentée par la source de courant, et en fonction du déplacement du noyau 5 selon l’axe de déplacement longitudinal (A) par rapport à la bobine primaire 2 et aux bobines secondaires 3, 4, un courant est induit dans chacune des première et deuxième bobines secondaires 3, 4. Une unité de conditionnement reliée aux bornes 8, 9 et 10 des bobines secondaires 3, 4 détermine le déplacement et la position du noyau 5 par rapport auxdites bobines 2, 3, 4 en fonction des courants induits dans les première et deuxième bobines secondaires 3, 4. Pour mettre en œuvre le capteur 1, il est nécessaire de connecter les bornes 6, 7, 8, 9, 10 de la bobine primaire 2 et des bobines secondaires 3, 4 à des fils de connexion électrique différents, nécessitant de prévoir cinq interfaces de connexion sur le capteur 1, chacune des bornes 6, 7, 8, 9, 10 étant reliée à une interface de connexion différente. Les interfaces de connexion du capteur 1 sont respectivement reliées à des interfaces de connexion de l’unité de conditionnement par un fil de connexion. La réalisation de cinq interfaces de connexion sur le capteur 1 augmente l’encombrement et la masse du capteur 1. En outre, lorsque le capteur 1 est monté dans un aéronef, les fils de connexion électrique sont regroupés dans un harnais comprenant une multitude d’autres fils de connexion électrique, notamment pour la connexion d’autres capteurs de l'aéronef. Un tel harnais d'aéronef s’étend sur quelques mètres de sorte que le poids du harnais est non négligeable, typiquement quelques kilogrammes. De plus, comme une multitude de fils sont regroupés dans un même harnais, il est complexe d’identifier un fils défaillant. Le but de l’invention est de pallier tout ou partie de ces inconvénients. Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un capteur de déplacement inductif variable, comprenant une bobine primaire d’excitation, une première bobine secondaire et une deuxième bobine secondaire, la bobine primaire d’excitation étant configurée pour générer un champ magnétique variable et les première et deuxièmes bobines secondaires étant configurées pour générer chacune un signal induit par le champ magnétique variable. Les connexions de l’une des extrémités de la bobine primaire, de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire sont électriquement reliées à une masse commune permettant de réduire le nombre d'interface de connexions filaires du capteur, en supprimant une connexion. On a ainsi une interface de connexion sur le capteur, une interface de connexion de l’unité de traitement, et un fil de connexion reliant lesdites interfaces en moins à réaliser. Considérant le nombre considérable de capteurs de déplacement inductif variable prévus dans un aéronef, il en résulte un gain non négligeable en coût et en masse. La suppression d’une interface de connexion sur le capteur et sur l’unité de traitement permet de réduire l’encombrement du capteur et de l’unité de traitement facilitant ainsi leur intégration dans l’aéronef. En outre, lorsqu’une multitude de fils de connexion de plusieurs capteurs sont regroupés en un harnais, la réduction du nombre de connexions produites par l'invention se traduit par une réduction du nombre de fils à passer dans le harnais : la section du harnais peut être réduite et la masse du harnais est réduite. En outre, comme le nombre de fils à passer dans le harnais est réduit, la réalisation du harnais et le routage du harnais dans l’aéronef sont alors facilités. Également la détection d’une défaillance de l’un des fils du harnais est facilitée. De préférence, le capteur est de type à déplacement inductif variable linéaire, et comprend en outre un noyau magnétique comportant une tige magnétique, la bobine primaire d’excitation, la première bobine secondaire et la deuxième bobine secondaire entourant la tige et s’étendant le long de la tige, la tige translatant dans lesdites bobines, les signaux induits générés par les première et deuxième bobines secondaires étant indicatifs de la position de la tige dans lesdites bobines. Avantageusement, le capteur est de type à déplacement inductif variable rotatif, dans lequel la bobine primaire d’excitation, la première bobine secondaire et la deuxième bobine secondaire forment un tore, chacune desdites bobines définissant un secteur angulaire du tore par rapport à l’axe central du tore, un noyau magnétique étant disposé au centre du tore et tournant autour de l’axe central du tore, les signaux induits générés par les première et deuxièmes bobines secondaires étant indicatifs de la position du noyau dans le tore, le noyau magnétique étant destiné à être relié à un rotor et le tore étant destiné à être disposé sur un stator logeant le rotor. De préférence, le capteur est de type résolveur dans lequel la bobine primaire est destinée à être disposée sur un rotor, et les première et deuxième bobines secondaires sont destinées à être disposées dans un stator logeant le rotor, les première et deuxième bobines secondaires étant perpendiculaires l’une par rapport à l’autre de sorte que les signaux induits générés par les première et deuxième bobines secondaires sont indicatifs de la position du rotor par rapport au stator. Il est également proposé un dispositif de contrôle pour aéronef, comportant une servo valve comportant une partie mobile et une partie fixe par rapport à la partie mobile, et un capteur de type déplacement inductif variable linéaire tel que défini précédemment, le noyau magnétique étant relié à la partie mobile. Il est également proposé un dispositif de contrôle pour aéronef, comportant un capteur de type à déplacement inductif variable rotatif tel que défini précédemment, et une manette de contrôle comportant un rotor et un stator logeant le rotor, le noyau magnétique étant relié au rotor et les première et deuxième bobines secondaires étant disposées sur le stator. Il est également proposé un système de contrôle pour aéronef comportant un dispositif de contrôle tel que défini précédemment, et une unité de traitement configurée pour alimenter la bobine primaire et analyser les signaux induits par les première et deuxième bobines secondaires afin de déterminer la position du noyau magnétique par rapport aux première et deuxième bobines secondaires, lesdites extrémités de la bobine primaire, de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire étant reliées à une masse commune de l’unité de traitement. Il est également proposé un dispositif de contrôle des gaz pour aéronef, comportant un capteur de type resolver tel que défini précédemment, et une manette de contrôle comportant un rotor et un stator logeant le rotor, la bobine primaire étant disposée sur le rotor et les première et deuxièmes bobines secondaires étant disposées sur le stator. Il est également proposé un système de contrôle pour aéronef comportant un dispositif de contrôle tel que défini précédemment, et une unité de traitement configurée pour alimenter la bobine primaire et analyser les signaux induits par les première et deuxième bobines secondaires afin de déterminer la position de la bobine primaire par rapport aux première et deuxièmes bobines secondaires, lesdites extrémités de la bobine primaire, de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire étant reliées à une masse commune de l’unité de traitement. Il est également proposé un aéronef comportant au moins un système de contrôle tel que défini précédemment. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : dont il a déjà été fait mention précédemment, illustrent schématiquement un capteur inductif différentiel linéaire selon l’état de la technique ; illustre schématiquement un aéronef auquel l’invention peut s'appliquer ; illustre un schéma de principe d’un premier mode de réalisation d’un capteur de déplacement inductif variable rotatif selon l’invention ; illustre un schéma de principe d’un deuxième mode de réalisation d’un capteur de déplacement inductif variable rotatif selon l’invention ; et illustrent schématiquement un exemple de réalisation d’un capteur de déplacement inductif variable linéaire selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation A bord d’un aéronef, des systèmes et des dispositifs de contrôle sont prévus pour piloter différents organes de l'aéronef. Les systèmes et dispositifs se basent notamment sur des informations fournies par des capteurs, notamment des capteurs de position d'organes mobiles de l'aéronef. A titre d'exemple non limitatif, on trouve de tels capteurs notamment dans les organes suivants : manette de commande, manette des gaz, organes de gestion du débit de carburant dans les réacteurs. Tous ces capteurs doivent notamment être connectés de manière adéquate pour permettre leur fonctionnement ainsi que la transmission et l'exploitation de l'information de position ainsi obtenue. On se réfère à la qui illustre schématiquement un aéronef 12 comportant un premier système de contrôle 13 intégré dans le cockpit de l’aéronef et un deuxième système de contrôle 14 intégré dans un réacteur 15 de l’aéronef. Le premier système de contrôle 13 comprend un dispositif de contrôle de l’aéronef comportant une manette de contrôle 16 reliée à une première unité de traitement 17. Le premier système de contrôle 13 comprend par exemple un dispositif de contrôle des gaz de l’aéronef comportant une manette des gaz 16. La manette des gaz 16 comprend un rotor 18 relié à un levier 19, et un stator 20 logeant le rotor 18 de sorte qu’un pilote de l’aéronef 12 règle la poussée fournie par le réacteur 15 en poussant ou tirant le levier 19. La manette des gaz 16 comprend en outre un capteur 21 de déplacement inductif variable relié à la première unité de traitement 17. Bien entendu, le premier système de contrôle 13 peut piloter d’autres organes de l’aéronef. La illustre un schéma de principe d’un premier mode de réalisation du capteur 21 de type à déplacement inductif variable rotatif. Le capteur 21 comprend une bobine primaire 21 d’excitation, une première bobine secondaire 23 et une deuxième bobine secondaire 24 formant un tore 25 comportant un axe central (A1). Le tore 25 est logé dans le stator 20 de la manette des gaz 16. Chacune des bobines primaire 22 et secondaires 23, 24 définit un secteur angulaire du tore 25 par rapport à l’axe central (A1). Le capteur 21 comprend en outre un noyau magnétique 26 disposé au centre du tore et tournant autour de l’axe central (A1). Le noyau 26 est relié au rotor 18 de la manette des gaz 16. La bobine primaire comprend à chacune de ses extrémités une borne de connexion 27, 28. Les extrémités adjacentes des première et deuxième bobines secondaires 23, 24 sont reliées entre elles à un point commun 29. Les extrémités libres des première et deuxièmes bobines secondaires 23, 24 sont reliées à des bornes de connexion 30, 31. Le point commun 29 est relié à une première borne de connexion 27 de la bobine primaire 22. Le capteur 21 comprend en outre quatre interfaces de connexion, chacune des bornes de connexion 27, 28 de la bobine primaire 22 et des bornes de connexion 30, 31 des bobines secondaires 23, 24 étant reliée à l’unité de traitement 17 par l’intermédiaire d’une interface de connexion et d’un fil de connexion différent. La première borne de connexion 27 de la bobine primaire 22 est reliée à une masse électrique de la première unité de traitement 17. La connexion du point commun 29 à la première borne de connexion 27 de la bobine primaire 22 créant une masse commune permet de réduire le nombre de connexions du capteur 21 à la première unité de traitement 17 en supprimant la connexion du point milieu 29 à l’unité de traitement 17 par rapport à un capteur de l’état de la technique. Par rapport à l’état de la technique, cela permet de supprimer une interface de connexion du capteur 21, une interface de connexion de l’unité de traitement 17, et un fil de connexion reliant lesdites interfaces par rapport à un capteur et une unité de traitement. Le capteur 21 comprend quatre interfaces de connexion contrairement à un capteur de l’état de la technique comprenant cinq interfaces de connexion. La suppression desdites interfaces permet de diminuer l’encombrement du capteur 21 et de la première unité de traitement 17, facilitant leur intégration dans l’aéronef. Lorsqu’une multitude de fils de connexion de plusieurs capteurs 21 sont regroupés en un harnais, la suppression d’un fil de connexion par capteur permet de réduire d’autant la masse et la section du harnais, facilitant le routage du harnais dans l’aéronef, simplifiant la réalisation du harnais et la détection de défaillance d’un fil du harnais. La masse du premier système de contrôle 13 est ainsi diminuée et sa réalisation est simplifiée. La première unité de traitement 17 alimente la bobine d’excitation 22 par un signal variable, par exemple un courant sinusoïdal, de sorte que la bobine d’excitation 22 génère un champ magnétique variable. Sous l’effet du champ magnétique, un signal, par exemple un courant, est induit dans chaque bobine secondaire 23, 24. Les caractéristiques des signaux induits dans les bobines secondaires 23, 24 sont indicatives de la position du noyau magnétique 26 dans le tore 25. La première unité de traitement 17 détermine la position du noyau magnétique 26 par rapport aux première et deuxièmes bobines secondaires 23, 24 dans le stator 20 en analysant les signaux induits par les première et deuxièmes bobines secondaires 23, 24. La illustre un schéma de principe d’un deuxième mode de réalisation du capteur 21 rotatif de type resolver. On retrouve les bobines primaire 22 et secondaires 23, 24. Contrairement au premier mode de réalisation du capteur 21 exposé à la , la bobine primaire 22 est disposée sur le rotor 18, et les première et deuxième bobines secondaires 23, 24 sont disposées perpendiculairement l’une par rapport à l’autre dans le stator 20 de sorte que lors de la rotation du rotor 18, le champ magnétique généré par la bobine primaire 22 crée les signaux induits dans les bobines secondaires 23, 24. La première unité de traitement 17 détermine la position de la bobine primaire 22 par rapport aux bobines secondaires 23, 24 et en déduit la position du rotor 18 par rapport au stator 20. On se réfère à présent à la . Le deuxième système de contrôle 14 est par exemple du type FADEC (« Full Authority Digital Engine Control » en anglais) assurant notamment la gestion du réacteur 15 à partir de la position de la manette des gaz 16 par l’intermédiaire de la première unité de traitement 17, de paramètres du réacteur 15 et d’autres informations délivrées par des organes de l’aéronef 12. Bien entendu, le deuxième système de contrôle 14 peut piloter d’autres organes de l’aéronef. Le deuxième système de contrôle 14 comprend une deuxième unité de traitement 32 reliée à la première unité de traitement 17, une servo valve 33 comportant une partie fixe 34 et une partie mobile 35, et un capteur de déplacement inductif variable linéaire 36. La servo valve 33 commande par exemple un doseur de carburant du réacteur 15 afin de contrôler la poussée délivrée par le réacteur 15. La deuxième unité de traitement 32 pilote la partie mobile 35 de la servo valve 33 afin de commander le doseur de carburant, et détermine la position de la partie mobile 35 par rapport à la partie fixe 34 à partir de signaux émis par le capteur linéaire 36. Bien entendu, la servo valve 33 peut commander d’autres organes du réacteur 15, par exemple et non limitativement l’ouverture de vannes de décharge, de vannes du stator du réacteur 15. Les figures 6 et 7 illustrent schématiquement un mode de réalisation et un exemple d’un schéma de principe du capteur linéaire 36 comprenant la bobine primaire 22 et les bobines secondaires 23, 24. Les bornes de connexion 27, 28 de la bobine primaire 22 et les bornes de connexion 30, 31 des bobines secondaires 23, 24 sont reliées aux quatre interfaces de connexion, tel que décrit précédemment. Les bornes de connexion 27, 28 de la bobine primaire 22 et les bornes de connexion 30, 31 des bobines secondaires 23, 24 sont reliées à la deuxième unité de traitement 32 par l’intermédiaire des interfaces de connexion et de fils de connexion. La bobine primaire 22 et les première et deuxième bobines secondaires 27, 28 sont disposées dans une enveloppe cylindrique 38 du capteur 36 d’axe central (A2) ( ). La bobine primaire 22 s’étend à l’intérieur de l’enveloppe cylindrique 38 sur la totalité de la longueur de l’enveloppe 38 selon l’axe central (A2). Les bobines secondaires 23, 24 sont superposées sur la bobine primaire 22 et séparées de la bobine primaire 22 par un isolant électrique 39 de sorte que la longueur cumulée des première et deuxième bobines secondaires 23, 24 selon l’axe central (A2) est égale à la longueur de la bobine primaire 22 selon l’axe central (A2). Le capteur linéaire 36 comprend en outre un noyau magnétique 37 comportant une tige. Le noyau magnétique 37 est disposé au centre des bobines 22, 23, 24, et translate linéairement selon l’axe central (A2) par rapport aux bobines 22, 23, 24. Le noyau 37 est relié à la partie mobile 35 de la servo valve 33 ( ). Comme décrit précédemment et en référence à la , les bobines secondaires 23, 24 sont reliées par le point commun 29, lui-même relié à la première borne 27 de la bobine primaire 22 de sorte que le capteur linéaire 36 comprend quatre interfaces de connexion contrairement à un capteur de l’état de la technique comprenant cinq interfaces de connexion. En référence à la , la deuxième unité de traitement 32 alimente la bobine primaire 22 par un signal variable, par exemple un courant sinusoïdal, de sorte que la bobine primaire 22 génère un champ magnétique variable. Sous l’effet du champ magnétique, un signal, par exemple un courant, est induit dans chaque bobine secondaire 23, 24. Les caractéristiques des signaux induits dans les bobines secondaires 23, 24 sont indicatives de la position du noyau magnétique 37 relativement aux dites bobines 22, 23, 24. La deuxième unité de traitement 32 détermine la position de la partie mobile 35 reliée au noyau 37 par rapport à la partie fixe 34 de la servo valve 33 en analysant les signaux induits par les première et deuxième bobines secondaires 23, 24. Bien entendu, les capteurs 21 de déplacement inductif variable rotatif et de déplacement inductif variable linéaire 36 peuvent être implémentés dans d’autres applications. Capteur (21, 36) de déplacement inductif variable, comprenant une bobine primaire (22) d’excitation, une première bobine secondaire (23), et une deuxième bobine secondaire (24), la bobine primaire d’excitation étant configurée pour générer un champ magnétique variable et les première et deuxième bobines secondaires étant configurées pour générer chacune un signal induit par le champ magnétique variable, caractérisé en ce que la bobine primaire et les première et deuxième bobines secondaires ont chacune une extrémité (27, 29) destinée à être reliée à une masse commune. Capteur selon la revendication 1, de type à déplacement inductif variable linéaire (36), comprenant en outre un noyau magnétique (37) comportant une tige magnétique, la bobine primaire (22) d’excitation, la première bobine secondaire (23) et la deuxième bobine secondaire (24) entourant la tige et s’étendant le long de la tige, la tige translatant dans lesdites bobines, les signaux induits générés par les première et deuxième bobines secondaires étant indicatifs de la position de la tige dans lesdites bobines. Capteur selon la revendication 1, de type à déplacement inductif variable rotatif (21), dans lequel la bobine primaire (22) d’excitation, la première bobine secondaire (23) et la deuxième bobine secondaire (24) forment un tore (25), chacune desdites bobines définissant un secteur angulaire du tore par rapport à l’axe central (A1) du tore, un noyau magnétique (26) étant disposé au centre du tore et tournant autour de l’axe central du tore, les signaux induits générés par les première et deuxième bobines secondaires étant indicatifs de la position du noyau dans le tore, le noyau magnétique étant destiné à être relié à un rotor et le tore étant destiné à être disposé sur un stator logeant le rotor. Capteur selon la revendication 1, de type résolveur (21), dans lequel la bobine primaire (22) est destinée à être disposée sur un rotor (18), et les première et deuxième bobines secondaires (23, 24) sont destinées à être disposées dans un stator (20) logeant le rotor, les première et deuxième bobines secondaires étant perpendiculaires l’une par rapport à l’autre de sorte que les signaux induits générés par les première et deuxième bobines secondaires sont indicatifs de la position du rotor par rapport au stator. Dispositif de contrôle pour aéronef, comportant une servo valve (33) comportant une partie mobile (35) et une partie fixe (34) par rapport à la partie mobile, et un capteur (36) selon la revendication 2, le noyau magnétique (37) étant relié à la partie mobile. Dispositif de contrôle pour aéronef, comportant un capteur (21) selon la revendication 3, et une manette de contrôle (16) comportant un rotor (18) et un stator (20) logeant le rotor, le noyau magnétique (26) étant relié au rotor et les première et deuxième bobines secondaires étant disposées sur le stator. Système de contrôle (13, 14) pour aéronef comportant un dispositif de contrôle selon l’une des revendications 5 et 6, et une unité de traitement (17, 32) configurée pour alimenter la bobine primaire (22) et analyser les signaux induits par les première et deuxième bobines secondaires (23, 24) afin de déterminer la position du noyau magnétique (26, 37) par rapport aux première et deuxième bobines secondaires, lesdites extrémités (27) de la bobine primaire, de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire (29) étant reliées à une masse commune de l’unité de traitement. Dispositif de contrôle pour aéronef, comportant un capteur (21) selon la revendication 4, et une manette de contrôle (16) comportant un rotor (18) et un stator (20) logeant le rotor, la bobine primaire (22) étant disposée sur le rotor et les première et deuxième bobines secondaires (23, 24) étant disposées sur le stator. Système de contrôle pour aéronef comportant un dispositif de contrôle selon la revendication 8, et une unité de traitement (17) configurée pour alimenter la bobine primaire (22) et analyser les signaux induits par les première et deuxième bobines secondaires (23, 24) afin de déterminer la position de la bobine primaire par rapport aux première et deuxième bobines secondaires, lesdites extrémités (27) de la bobine primaire, de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire (29) étant reliées à une masse commune de l’unité de traitement. Aéronef (12) comportant au moins un système de contrôle selon l’une des revendications 7 et 9.