Brevet FR3133444A1 — publié le 20230915

Capteur de position inductif comportant : - un bobinage primaire (10), - un premier bobinage secondaire (20), - un deuxième bobinage secondaire (40), superposé au premier bobinage secondaire (20), dans lequel - chaque spire comporte deux tronçons de spire dits tronçons transversaux (28, 30, 48) orientés chacun sensiblement perpendiculairement à un axe longitudinal (4), et au moins deux tronçons dits tronçons longitudinaux disposés à chaque fois entre deux tronçons transversaux (28, 30, 48), et - les tronçons transversaux (28, 30, 48) sont irrégulièrement répartis le long de l’axe longitudinal (4), une zone (6) du capteur présentant le long de l’axe longitudinal (4) une densité de tronçons transversaux (28, 30, 48) sensiblement plus élevée que la densité de tronçons en dehors de ladite zone (6). Figure de l’abrégé : Figure 3 Capteur linéaire inductif La présente divulgation concerne un capteur linéaire inductif. La présente divulgation relève du domaine de la mesure de position sans contact d’une pièce mécanique. Les applications sont très nombreuses car il est souvent intéressant dans l’industrie de connaitre une position d’une pièce, ou de tout type d’élément mécanique, sans contact avec elle. La présente divulgation concerne plus particulièrement un capteur inductif dont le principe de fonctionnement repose sur la variation de couplage entre un bobinage primaire et des bobinages secondaires d'un transformateur fonctionnant à haute fréquence et sans utiliser de circuit magnétique. Le couplage entre ces bobinages varie en fonction de la position d'une pièce conductrice (de l'électricité) mobile, appelée généralement "cible". Des courants induits dans la cible viennent en effet modifier les tensions induites dans les bobinages secondaires. En adaptant la configuration des bobinages et le cas échéant en connaissant le courant injecté dans le bobinage primaire, la mesure du de la tension induite dans les bobinages secondaires permet de déterminer la position de la cible. Un tel capteur inductif peut s’intégrer dans un dispositif, notamment un dispositif électronique, il est connu de réaliser le transformateur évoqué plus haut sur une carte de circuit imprimé. Le bobinage primaire et les bobinages secondaires sont alors constitués de pistes tracées sur la carte de circuit imprimé. Le bobinage primaire est alors par exemple alimenté par une source externe et les bobinages secondaires sont alors le siège de tensions induites par le champ magnétique créé par la circulation d'un courant dans le bobinage primaire. La cible, qui est une pièce conductrice, par exemple métallique, peut présenter une forme simple. Il peut par exemple s'agir d'une pièce découpée dans une tôle. Pour réaliser un capteur linéaire, la découpe pour réaliser la cible est par exemple rectangulaire tandis que pour un capteur rotatif, cette découpe sera par exemple en forme d'un secteur angulaire de rayon et d'angle adaptés au mouvement de la pièce. Les capteurs de ce type présentent l’avantage d’être simples et robustes. Ils présentent une grande fiabilité du fait notamment de l’absence de contact entre le capteur et la cible dont la position est mesurée. Ils sont par exemple utilisés dans l’industrie automobile pour déterminer le rapport de transmission engagé dans une boite de vitesses, notamment une boite de vitesses automatique, pour détecter la position d’ouverture d’une soupape, pour connaitre la position d’un rotor de moteur électrique, etc. Le document FR-3 002 034 concerne un capteur de position inductif de ce type et comporte : • un bobinage primaire et, • au moins deux bobinages secondaires constitués chacun de plusieurs spires réalisées sur deux couches d'une carte de circuit imprimé. Un bobinage secondaire présente des spires ayant chacune sensiblement la même forme, alignées selon une direction dite longitudinale avec à chaque fois un décalage entre elles. Dans ce capteur de position : • les spires présentent chacune une première partie globalement concave disposée sur une couche de la carte de circuit imprimé et une seconde partie globalement concave disposée sur l'autre couche de la carte de circuit imprimé, • la première partie d'une spire est reliée à la seconde partie de la même spire par un premier via traversant la carte de circuit imprimé, • la première partie d'une spire est reliée à la seconde partie d'une spire voisine par un second via traversant la carte de circuit imprimé. Un tel capteur permet de réaliser des mesures précises sur toute la course de la pièce dont on souhaite connaitre la position. Dans certaines applications, il est souhaité de pouvoir connaitre avec une grande précision sur une (petite) partie de la course de la cible. Résumé La présente divulgation vient fournir un capteur permettant de déterminer avec une grande précision la position d’une cible métallique. Il est proposé un capteur de position inductif comportant : - un premier bobinage secondaire formé de plusieurs spires alignées le long d’un axe longitudinal selon une première partie de spires et une seconde partie de spires, les spires de la seconde partie étant disposées symétriquement par rapport aux spires de la première partie, - un deuxième bobinage secondaire, superposé au premier bobinage secondaire et formé de plusieurs spires alignées le long dudit axe longitudinal, lesdites spires étant réparties en trois ensembles de spires, un premier ensemble central de spires disposé entre deux ensembles latéraux de spires, les ensembles latéraux de spires étant disposés symétriquement à l’ensemble central de spires, et - un bobinage primaire, entourant le premier bobinage secondaire et le deuxième bobinage secondaire, dans lequel chaque spire comporte deux tronçons de spire dits tronçons transversaux orientés chacun sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal, et au moins deux tronçons dits tronçons longitudinaux disposés à chaque fois entre deux tronçons transversaux. Selon la présente divulgation, il est proposé ici que les tronçons transversaux soient irrégulièrement répartis le long de l’axe longitudinal, une zone du capteur présentant le long de l’axe longitudinal une densité de tronçons transversaux sensiblement plus élevée que la densité de tronçons en dehors de ladite zone. Lorsqu’une cible métallique passe devant la zone dans laquelle la densité de tronçons transversaux, c’est-à-dire le nombre de tronçons transversaux par unité de longueur, est plus élevée, une mesure plus fine de la position de la cible peut être effectuée car un plus grand nombre de spires participe à la détermination de la position de la cible. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - dans ladite zone, la densité de tronçons transversaux correspond au moins au double de la densité de tronçons en dehors de ladite zone ; et/ou - la longueur de la zone mesurée le long de l’axe longitudinal est comprise entre le quart et le tiers de la longueur globale des bobinages secondaires le long dudit axe longitudinal ; et/ou - la moitié des tronçons transversaux des bobinages secondaires se trouvent dans ladite zone ; et/ou - ladite zone avec une densité de tronçons transversaux élevée est disposée en position centrale dans ledit capteur ; et/ou - dans le premier bobinage secondaire, chaque spire comporte un tronçon transversal proche du centre du capteur et un tronçon transversal éloigné du centre du capteur, et chaque tronçon transversal proche du centre du capteur est superposé avec un tronçon transversal du deuxième bobinage secondaire ; et/ou - chaque spire présente globalement une forme hexagonale ; et/ou - une surface respective délimitée par chaque spire du premier bobinage secondaire augmente avec la distance entre ladite spire et le centre du capteur ; et/ou – la première partie des spires du premier bobinage secondaire est enroulée dans un premier sens et la seconde partie des spires du premier bobinage secondaire est enroulée dans un second sens opposé au premier sens ; et/ou - les spires des ensembles latéraux du deuxième bobinage secondaire sont enroulées dans le sens opposé de l’enroulement des spires de l’ensemble central du deuxième bobinage secondaire ; et/ou – le capteur de position inductif est réalisé sur une carte de circuit imprimé et dans ce cas, avantageusement, chaque spire présente une partie de spire réalisée sur une première face du circuit imprimé tandis qu’une autre partie de la même spire est réalisée sur une seconde face du circuit imprimé, parallèle à ladite première face, lesdites parties de spires étant reliées l’une à l’autre par l’intermédiaire de vias réalisés dans la carte de circuit imprimé. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre en vue de dessus un exemple de bobinage primaire et d’un premier bobinage secondaire, dans un capteur selon l’invention. Fig. 2 montre en vue de dessus le bobinage primaire de la avec un deuxième bobinage secondaire, dans ledit capteur selon l’invention. Fig. 3 montre en vue de dessus ledit capteur selon l’invention, comportant le bobinage primaire des figures 1 et 2 avec le premier bobinage secondaire de la et le deuxième bobinage secondaire de la . Fig. 4 montre le capteur de la en perspective. Fig. 5 montre en perspective le capteur de la associé à une cible. La solution proposée ci-dessus permet avec un seul capteur de réaliser des mesures de position en garantissant une grande précision de mesure sur une plage réduite de la course nominale totale. Ce capteur utilise une technologie sans contact et comprend un bobinage primaire entourant deux bobinages secondaires superposés. Il permet de déterminer la position d’une cible métallique qui se déplace le long des bobinages secondaires selon un axe dit axe longitudinal. La solution est décrite en relation avec un capteur linéaire, l’axe longitudinal étant rectiligne. Elle pourrait aussi s’appliquer pour réaliser une mesure sur un secteur circulaire. L’axe longitudinal correspond alors à un arc de cercle. La description faite ci-dessus considère un « PCB » ou circuit imprimé monocouche, avec deux grandes faces opposées parallèles entre elles. L’invention peut aussi être réalisée sur un circuit imprimé multicouches. Les spires peuvent alors s’étendre au niveau des deux grandes faces opposées du circuit imprimé et/ou au niveau de couches métalliques intercalaires. Dans le capteur selon l’invention, chaque bobinage secondaire comporte des spires décalées le long de l’axe longitudinal. Chaque spire présente des tronçons s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal. Ces tronçons appelés tronçons transversaux ci-dessus sont importants ici. Ces tronçons transversaux sont irrégulièrement répartis sur l’axe longitudinal et on a une plus grande densité (nombre de tronçons par unité de longueur) de ces tronçons transversaux dans une zone prédéterminée, par exemple une zone centrale du capteur, dans laquelle une mesure doit être réalisée avec plus de précision. Cette plus grande densité de tronçons transversaux concerne les deux bobinages secondaires. Logiquement, en dehors de cette zone, la densité des tronçons transversaux sera moindre. Ceci permettra de détecter malgré tout la présence de la cible sur toute la course nominale de la cible et de connaitre sa position mais avec une précision moindre. La présente divulgation ne se limite pas à l’exemple de réalisation décrit ci-avant (lequel est décrit seulement à titre d’exemple), ni aux variantes envisagées, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. Ainsi par exemple, dans certains cas, un troisième bobinage secondaire pourrait être envisagé pour avoir plus d’informations sur la cible. Capteur de position inductif comportant : - un premier bobinage secondaire (20) formé de plusieurs spires alignées le long d’un axe longitudinal (4) selon une première partie (22) de spires et une seconde partie (24) de spires, les spires de la seconde partie (24) étant disposées symétriquement par rapport aux spires de la première partie (22), - un deuxième bobinage secondaire (40), superposé au premier bobinage secondaire (20) et formé de plusieurs spires alignées le long dudit axe longitudinal (4), lesdites spires étant réparties en trois ensembles de spires, un premier ensemble central (42) de spires disposé entre deux ensembles latéraux (44, 46) de spires, les ensembles latéraux de spires étant disposés symétriquement à l’ensemble central (42) de spires, et - un bobinage primaire (10), entourant le premier bobinage secondaire (20) et le deuxième bobinage secondaire (40), dans lequel chaque spire comporte deux tronçons de spire dits tronçons transversaux (28, 30, 48) orientés chacun sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal (4), et au moins deux tronçons dits tronçons longitudinaux disposés à chaque fois entre deux tronçons transversaux (28, 30, 48), caractérisé en ce que les tronçons transversaux (28, 30, 48) sont irrégulièrement répartis le long de l’axe longitudinal (4), une zone (6) du capteur présentant le long de l’axe longitudinal (4) une densité de tronçons transversaux (28, 30, 48) sensiblement plus élevée que la densité de tronçons en dehors de ladite zone (6). Capteur de position inductif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite zone (6), la densité de tronçons transversaux (28, 48) correspond au moins au double de la densité de tronçons (30, 48) en dehors de ladite zone (6). Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur de la zone (6) mesurée le long de l’axe longitudinal (4) est comprise entre le quart et le tiers de la longueur globale des bobinages secondaires (20, 40) le long dudit axe longitudinal (4). Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la moitié des tronçons transversaux (28, 48) des bobinages secondaires se trouvent dans ladite zone (6). Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite zone (6) avec une densité de tronçons transversaux (28, 48) élevée est disposée en position centrale dans ledit capteur. Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans le premier bobinage secondaire (20), chaque spire comporte un tronçon transversal (28) proche du centre du capteur et un tronçon transversal (30) éloigné du centre du capteur, et en ce que chaque tronçon transversal (28) proche du centre du capteur est superposé avec un tronçon transversal (48) du deuxième bobinage secondaire (40). Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque spire présente globalement une forme hexagonale. Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’une surface respective délimitée par chaque spire du premier bobinage secondaire (20) augmente avec la distance entre ladite spire et le centre du capteur. Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il est réalisé sur une carte de circuit imprimé. Capteur de position inductif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque spire présente une partie de spire réalisée sur une première face du circuit imprimé tandis qu’une autre partie de la même spire est réalisée sur une seconde face du circuit imprimé, parallèle à ladite première face, lesdites parties de spires étant reliées l’une à l’autre par l’intermédiaire de vias traversant la carte de circuit imprimé.