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Etre
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SENS
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DANS
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Trou
(1)
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Molecule
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COTES
(2)
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DES
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iron
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silicon
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Physical
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0 N
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Disease
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Tic
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2514492A1
Family ID 29333634
Probable Assignee Fuji Jukogyo A Corp Of Kk
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title APPAREIL POUR LA DETERMINATION DE LA POSITION D'UN CORPS
MOBILE
Abstract
_________________________________________________________________
CET APPAREIL COMPREND UN ELEMENT ETALONNE 11 EN UN MATERIAU MAGNETIQUE
FIXE SUR UN CORPS EN MOUVEMENT ET UN AIMANT 15 EN FORME DE E ADJACENT
A L'ELEMENT ETALONNE. UN ELEMENT 16 A EFFET HALL A CIRCUIT INTEGRE
POUR CONVERTIR LA VARIATION DE LA DENSITE DU FLUX MAGNETIQUE DE
L'AIMANT 15 EN UNE VARIATION DE TENSION EST FIXE A UNE EXTREMITE DE LA
BRANCHE CENTRALE DE L'AIMANT. L'ELEMENT ETALONNE 11 EST UNE BARRE
ALLONGEE ET COMPORTE UNE SERIE DE SAILLIES 13, 14 LE LONG DE SES DEUX
COTES. LES SAILLIES SUR LES DEUX COTES SONT DECALEES. L'ELEMENT 16 A
EFFET HALL A CIRCUIT INTEGRE EST ADJACENT A UNE PARTIE INTERNE DE
L'UNE DES SAILLIES 13, 14 LORSQUE LE CORPS EN MOUVEMENT SE DEPLACE
DANS LE SENS LONGITUDINAL. L'ELEMENT 16 A EFFET HALL A CIRCUIT INTEGRE
PRODUIT UNE SORTIE AYANT UNE FORME D'ONDE PRESENTANT UN INTERVALLE A
NIVEAU ZERO ENTRE LES ONDES DE SENS INVERSE.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a un appareil pour determiner la
position d'un objet se deplacant ou en rotation et pour convertir la
mesure obtenue en un signal electrique. On utilise pour detecter une
position d'un corps en mouvement d'une machine-outil ou d'un
vilebrequin d'un moteur a combustion interne un capteur de position
comportant un element a effet Hall en tant que dispositif sensible a
la
densite d'un champ magnetique.
Un capteur classique de position ne peut pas de-
terminer avec precision la position d'un corps en mouvement,
comme on va le decrire de facon detaillee dans la suite.
Le but de l'invention est de fournir un capteur de position qui
determine avec precision une position d'un
objet et qui est depourvu des defauts de fonctionnement pro-
voques par la variation de la distance entre une tete du cap-
teur et l'objet et par les variations de la temperature.
L'invention a pour objet a cet effet un appareil
pour determiner la position d'un corps en mouvement, compre-
nant un dispositif magnetique pour produire un champ magneti-
que, des moyens pour convertir la variation de la densite du flux
magnetique du champ en une variation de tension, et un
element etalonne en materiau magnetique pour former des cir-
cuits magnetiques en fonction du champ magnetique, passant par
lesdits moyens de conversion et le dispositif magnetique, l'e-
lement etalonne etant agence de maniere que la polarite du cir-
cuit magnetique des moyens de conversion soit inversee de ma-
niere alternee avec un intervalle a niveau zero lorsque les moyens de
conversion et l'element etalonne se deplacent l'un
par rapport a l'autre.
D'autres caracteristiques et avantages de l'in-
vention apparaitront au cours de la description qui va suivre
faite en se referant aux dessins annexes donnes uniquement a titre
d'exemples et dans lesquels:
la Fig 1 est une vue en perspective d'un cap-
teur classique de position; capteur de du capteur positif de du
capteur du capteur lorsque la la Fig 2 est une vue en elevation
laterale du position represente a la Fig 1; la Fig 3 montre une forme
du signal de sortie de position de la Fig 1;
_ la Fig 4 est une vue en perspective d'un dis-
determination de position suivant l'invention; les Fig percent a a 5 c
expliquent le fonctionnement de position suivant l'invention; la Fig 6
montre une forme du signal de sortie de position; la Fig 7 montre une
forme-du signal de sortie distance entre la tete du capteur et l'objet
varie;
la Fig 8 est un schema d'un circuit pour pro-
duire une sortie dans le capteur de position; et la Fig 9 montre des
formes de signaux dans le
circuit represente a la Fig 8.
La Fig 1 montre un capteur de position classique pour un corps se
deplacant, qui est decrit dans la demande de brevet japonais No
55-137222 Le capteur de position comprend
un corps 1 etalonne comportant une serie de saillies 2 egale-
ment espacees et un aimant permanent 3 en forme de U dispose en
position adjacente auxdites saillies Un element 4 a effet
Hall, a circuit integre ou non, utilise comme dispositif sen-
sible a la densite du flux magnetique, est fixe sur le p 8 le N
de l'aimant Le p 8 le S et l'element a effet Hall a circuit in-
tegre sont espaces de la surface superieure de la saillie 2
d'une distance D Lorsque le corps 1 se deplace longitudina-
lement, la densite du flux magnetique a laquelle est soumis l'element
a effet Hall 4 a circuit integre varie en fonction
du deplacement des saillies 2 et la tension de sortie de l'e-
lement 4 varie en meme temps que la densite du flux magneti-
que En consequence, la distance de deplacement peut etre me-
suree en comptant les impulsions de sortie de l'element a ef-
fet Hall a circuit integre.
4- Cependant, dans ce capteur de position, si la distance D varie, la
tension de sortie de l'element 4 varie,
meme si la densite du flux magnetique est constante En con-
sequence le corps 1 doit presenter une conformation precise et se
deplacer de facon a ne pas provoquer de variation de la distance D En
outre la sortie de l'element a effet Hall varie en meme temps que la
temperature ambiante La Fig 3 montre la variation de la sortie de
l'element a effet Hall
en fonction des variations de la distance D et de la tempera-
ture Du fait de cette variation de la sortie de l'element a effet
Hall, une bande de valeurs doit etre determinee dans les limites d'une
plage etroite 1 pour obtenir une valeur de commutation Par consequent,
si la bande de valeurs est fixee a un niveau qui n'est pas approprie,
la position du corps en
mouvement ne peut pas etre mesuree avec precision.
Par ailleurs il est necessaire de determiner une position de reference
afin de determiner la position d'un corps en mouvement Dans ce but,
comme represente a la Fig 2, il a ete propose de prevoir une saillie 2
b ayant une hauteur qui est inferieure a celle de la saillie normale 2
a afin de determiner une position de reference La position de
reference
peut etre detectee en captant une faible densite de flux ma-
gnetique qui est fonction de la saillie 2 b plus basse Si ce-
pendant la sortie de l'element a effet Hall varie de facon importante
en raison de la variation de la distance D et de
la temperature, la position de reference ne peut pas etre de-
tectee La raison en est que si une sortie 2 A de l'element a effet
Hall est inferieure a une sortie 2 B provoquee par la saillie 2 b plus
basse comme represente a la Fig 3, on ne peut pas etablir une bande de
valeurs pour detecter seulement une telle sortie 2 B. L'invention vise
a supprimer les inconvenients precites En se referant a la Fig 4 qui
montre un appareil de
determination de position suivant l'invention, celui-ci com-
prend un element etalonne 11 qui est fixe sur un corps en mou-
vement (non represente) et une tete 12 de capteur de position
qui est fixee sur un support approprie (non represente) L-'e-
lement 11 est en un materiau magnetique doux tel que du iron ou de
l'acier au silicon L'element etalonne est une barre allongee et
presente une serie de saillies 13 et 14 le long de ses deux cotes La
largeur a de la saillie 13 est egale aa la largeur c de la saillie 14
et chaque distance b, d est egale a la largeur a, c En outre ces
saillies ont une hauteur egale Les saillies 13 le long d'un cote sont
decalees par rapport aux saillies 14 sur l'autre cote Les longueurs f,
g
des saillies 13, 14, sont superieures a la moitie de la lar-
geur e du corps 11 de sorte qu'une partie d'extremit 6 inter-
ne de chaque saillie est adjacente a un element 16 a effet
Hall a circuit integre qui va etre decrit plus loin.
La tete 12 du capteur de position comprend un ai-
mant 15 en un materiau magnetique dur par exemple un aimant en Alnico
ou en terre rare, et l'6 element 16 a effet Hall a circuit integr 6
L'aimant 15 comprend un noyau en forme de E ayant des p 8 les N et S a
ses deux extremites, et l'6 element 16
est fixe sur l'extremit 6 de sa branche centrale En se refe-
rant a la Fig 5, les faces inf 6 rieures des deux p$les N et
S et de l'element 16 a effet Hall a circuit integr 6 se trou-
vent au meme niveau et sont agenc 6 es de facon que le p 8 le N soit
adjacent a la saillie 13 et le p 8 le S soit adjacent a la saillie 14
et que l'element 16 soit adjacent a une extremite
de chaque saillie.
En service, lorsque l'element etalonn 6 11 se de-
place longitudinalement comme repr 6 sent 6 par la fl 4 che, cha-
que saillie 13 et 14 traverse tour a tour le champ magn 6 tic de
l'aimant 15 Lorsque la saillie 13 est adjacente au pole N comme
represente a la Fig 5 a, 1 'element 16 se trouve dans
un champ magnetique ayant une polarit 6 representee par la fl-
che Au contraire lorsque la saillie 14 se trouve dans le champ
magnetique comme represente a la Fig 5 c V'e 16 ment 16 est soumis a
un champ magnetique de polarite inverse Lorsque
l'aimant 15 se trouve entre les saillies 13 et 14 comme re-
pr 6 sent 6 a la Fig 5 b le champ magnetique n'agit pas sur l'6-
lement 16 a effet Hall a circuit integre.
La Fig 6 montre la densite du flux magnetique
du champ agissant sur l'element 16 La densite du flux ma-
gnetique varie suivant une forme d'onde rectangulaire avec une
certaine duree de niveau zero et dont la polarite est
inversee par rapport a ce niveau.
La Fig 7 montre les variations de la densite du flux magnetique
lorsque la distance entre l'element etalonne 11 et l'element 16 a
effet Hall a circuit integre varie ou que la temperature ambiante
varie Du fait que la densite du
flux magnetique varie par rapport au niveau zero, on peut ob-
tenir une large bande M pour determiner la plage de valeurs.
La Fig 8 est un schema de circuit pour produire des impulsions de
sortie au moyen de l'element 16 a effet Hall
a circuit integre ou element a effet Hall Les bornes de sor-
tie de l'element a effet Hall a circuit integre sont reliees
aux entrees d'un comparateur 19 par l'intermediaire de resis-
tances 17 et 18 Une resistance 20 est reliee entre la sortie
et l'entree inverseuse du comparateur 19 La sortie du compa-
rateur 19 est reliee a une entree non inverseuse d'un compa-
rateur 21 et a une entree inverseuse d'un comparateur 22 Des
resistances 23, 24 et 25 sont reliees aux autres entrees des
comparateurs 21 et 22 pour leur appliquer des tensions.
La sortie X du comparateur 19 est representee a la Fig 9 La sortie X
est appliquee aux comparateurs 21 et 22 et est comparee a des niveaux
de reference A et B (Fig 9) respectivement Des impulsions de sortie
sont ainsi, produites aux sorties Y et Z comme represente a la Fig 9
Les phases des sorties Y et Z sont differentes Par consequent l'une
des
sorties peut etre utilisee comme signal de reference pour de-
terminer une position de reference, et Vautre sortie peut etre
utilisee comme un signal pour determiner une position relative du
corps en mouvement par rapport a la position de reference.
Il ressort de ce qui precede que l'invention four-
nit un appareil de mesure qui peut produire deux sortes de si-
gnaux de sortie au moyen d'une seule tete de capteur de posi-
tion L'appareil suivant l'invention peut ainsi etre realise
compact et a peu de frais Bien que dans la description qui
precede on ait utilise l'element a effet Hall ou l'element a effet
Hall a circuit integre en tant que dispositif pour con- vertir la
variation de la densite du flux magnetique en une
variation de tensions on peut egalement utiliser une resistan-
ce variable en fonction du champ magnetique On comprend en outre que
l'invention peut etre utilisee dans un appareil dans lequel la tete du
capteur peut etre fixee au corps en
mouvement et l'element etalonne fixe a un corps stationnaire.
R B V B N D I C A T I 0 N S
1 Appareil pour determiner la position d'un
corps en mouvement caracterise en ce qu'il comprend un dispo-
sitif magnetique (15) pour engendrer un champ magnetique, des moyens
(16) de conversion pour convertir la variation de la densite du flux
magnetique dudit champ en une variation de tension et un element
etalonne (11) en un materiau magnetique pour former des circuits
magnetiques en fonction dudit champ, passant par les moyens de
conversion (16) et le dispositif magnetique (15), ledit element
etalonne 11 etant agence de facon que la polarite du circuit
magnetique des moyens de
conversion (16) soit inversee de maniere alternee avec un in-
tervalle a niveau zero lorsque les moyens de conversion et
l'element etalonne se deplacent l'un par rapport a l'autre.
2 Appareil suivant la revendication 1, carac-
terise en ce que le dispositif magnetique (15) est constitue par un
aimant en forme de E.
3 Appareil suivant la revendication 1, caracte-
rise en ce que l'element etalonne (11) est constitue par une
barre allongee comportant une serie de saillies (13, 14) for-
mees sur ses deux c 8 tes, lesdites saillies etant decalees et
equidistantes et la longueur de chaque saillie (13, 14) etant
superieure a la moitie de la largeur de la barre allongee.
4 Appareil suivant la revendication 3, caracte-
rise en ce que les moyens (16) de conversion sont montes sur
une extremite de la branche centrale de l'aimant (15) en for-
me de E. Appareil suivant la revendication 4, caracte-
rise en ce que l'aimant (15) en forme de E est agence de fa-
con que les deux p 8 les (N, S) a ses extremites soient adja-
cents auxdites saillies (13, 14), les moyens de conversion
(16) etant adjacents a la partie interne de l'une des sail-
lies (13, 14) en fonctionnement.
6 Appareil suivant la revendication 1, caracte-
rise en ce que les moyens (16) de conversion sont constitues
par un element a effet Hall.
7 Appareil suivant la revendication 1, caracte-
rise en ce que les moyens (16) de conversion sont constitues
par un element a effet Hall a circuit integre.
8 Appareil suivant la revendication 1, caracte- rise en ce que les
moyens (16) de conversion sont constitues
par une resistance variable en fonction du champ magnetique.
9 Appareil suivant la revendication 1, caracte-
rise en ce qu'il comprend un circuit pour produire des impul-
sions en fonction de la tension convertie par les moyens de conversion
(16), le circuit comprenant un comparateur (19) ayant une entree
inverseuse a laquelle est appliquee ladite
tension a partir de l'une des sorties des moyens (16) de con-
version, et une entree non inverseuse a laquelle est appliquee
la tension provenant de l'autre sortie des moyens (16) de con-
version, et deux comparateurs (21, 22) relies a la sortie du
comparateur (19) pour produire deux series d'impulsions de sortie.
Appareil suivant la revendication 9, carac-
terise en ce que ledit circuit comporte deux bandes de va-
leurs pour determiner un niveau de commutation.
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