FR2800459A1

FR2800459A1 - Capteur analogique de position sans contact a couplage differentiel

Info

Publication number: FR2800459A1
Application number: FR9913436A
Authority: FR
Inventors: Bernard Pierre Andre Genot; Yves Dordet; Luc Jansseune
Original assignee: Siemens Automotive SA
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-04
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: FR2800459B1

Abstract

Capteur analogique de position linéaire ou angulaire sans contact, du type magnétique à inductance, caractérisé en ce qu'il comporte :1 / une première partie (1) comprenant au moins une couche noyau (8) en matériau à forte perméabilité magnétique et faible champ de saturation et deux bobines (4, 4') plates, une première bobine (4) dite émettrice étant alimentée en courant alternatif, 2 / une seconde partie (2) comprenant au moins un aimant (9) mobile selon une direction généralement parallèle à la première partie (1), 3 / un dispositif de traitement de signal mesuré aux bornes de la seconde bobine (4') dite réceptrice, le couplage entre les bobines émettrice (4) et réceptrice (4') étant modifié par le déplacement d'un aimant (9) au regard de la couche noyau (8).

Description

"Capteur analogique de position sans contactà couplage différentiel" L'invention est du domaine des capteurs de position. Elle concerne en particulier un capteur utilisé dans le domaine automobile pour détecter position d'éléments moteurs ou d'éléments de commandes, tels que colonne direction, manettes de commandes des lumières, des essuie-glaces, etc.

Dans le domaine automobile en particulier, il existe besoin important de connaissance de position de manettes mobiles, par exemple pour commandes de contrôle du véhicule, ou de niveaux, par exemple d'essence autres fluides moteurs. De plus, on constate aujourd'hui, avec l'augmentation du contenu électronique des véhicules, un souhait de connaître plus de paramètres de fonctionnement de tous les éléments du moteur, avec par exemple la position de commandes ou d'actionneurs, le couple appliqué sur la barre de direction, la position du levier de vitesse etc.

Des capteurs de positions précis, économiquesà réaliser et de petite taille sont donc de plus en plus indispensables.

On utilise couramment dans ce domaine des potentiomètres résistifs. Pour des raisons de fiabilité, il est souhaitable de remplacer ce type de capteurs par des capteurs sans contact, sans pour autant augmenter leur coût.

On connaît par ailleursdéjà des capteurs de position inductifs sans contact. On peut citer en particulier dans ce domaine le documentUS 5.204.621 (Position Sensor Employing a Soft Magnetic Core) qui décirit un dispositif comprenant une bobine de mesure encadrée par deux bobines d'excitation de polarité opposée disposées sur un cylindre (ou sur une feuille plate) qui comporte une feuille interne en V de matériau ferromagnétique, dans lequel est mobile en translation un petit aimant.

L'aimant génère dans le noyau une zone de saturation qui interrompt les lignes de champ créées par les bobines d'excitation, modifiant la part de chacune d'elles dans le signal mesuré aux bornes de la bobine mesure. L'aimant est alors attachéà la pièce mobile dont on souhaite mesurer le déplacement. Dans le cas de dispositif plan, le petit aimant est mobile contact d'une couche de protection et de glissement en face de deux bobines et la mesure est réalisée de façon différentielle également.

On comprend que ce dispositif n'est adaptéà une mesure de positionà distance ouà travers une paroi. ailleurs, il est relativement complexe dans le cas de réalisation en cylindre, conduità des phénomènes de frottement indésirables dans le cas de dispositif plan.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, en proposant un capteur analogique de position sans contact économiqueà réaliser, simpleà mettre en ceuvre, et adaptéà mesurer une positionà travers une paroi.

A cet effet, l'invention propose un capteur analogique de position linéaire ou angulaire sans contact, du type magnétiqueà inductance, caractérisé en ce qu'il comporte: li une première partie comprenant au moins une couche noyau en matériauà forte perméabilité magnétique et faible champ de saturation et deux bobines plates, une première bobine dite émettrice étant alimentée en courant alternatif, 21 une seconde partie comprenant au moins un aimant mobile selon une direction généralement parallèleà la première partie, 3/ un dispositif de traitement de signal mesuré aux bornes de la seconde bobine dite réceptrice, le couplage entre les bobines émettrice et réceptrice étant modifié par le déplacement d'un aimant au regard de la couche noyau Dans un premier mode de réalisation, le capteur comporte une seule couche noyau, les bobines sont disposées de et d'autre de cette couche noyau, la saturation de la couche noyau par aimant déplacé au regard de cette couche noyau créant un couplage entre les bobines.

On comprend que ce dispositif est adapteà créer un couplage positif si le substrat est disposé entre les deux bobines, et" les bobines sont entourées de deux couches de matériau ferromagnétique. Dans un second mode réalisation, le capteur comporte deux couches noyau disposées de part d'autre d'un substrat portant les deux bobines, la saturation de la couche noyau par un aimant déplacé au regard de cette couche noyau réduisant le coefficient de couplage entre les bobines.

On comprend que ce dispositif est adaptéà créer un couplage négatif entre les bobines si le matériau ferromagnétique est disposé entre les deux bobines.

La présente demande est déposé conjointement avec un groupe de demandes intitulées: - "Capteur analogique de position sans contact", - "Capteur analogique de position sans contactà couche noyau de largeur variable" - "Procédé de fabrication capteur analogique de position sans contact' La description et les dessins qui suivent permettront de mieux comprendre les buts et avantages l'invention.Il est clair que cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple, n'a pas de caractère limitatif.

Dans les dessins: - la figure1 représente de façon schématique un capteur de positionà mesure de couplage différentiel; - la figure 2 représente une bobine spirale allongée utilisée dans le détecteur; - la figure 3 est une vue en coupe des éléments composants le détecteur; - la figure 4 illustre une variante comportant des bobines à plusieurs enroulements parallèles; - la figure5 illustre une variante de détecteur de déplacement angulaire ; - la figure 6 illustre en vue de dessus la zone de saturation générée par l'aimant lors de son déplacement, - la figure7 illustre une variante de détecteur utilisant deux bobines disposées boutà bout-, - la figure8 illustre une variante de capteur, pour la mesure déplacement angulaire d'amplitude360'; - la figure9 illustre une variante de capteur selon l'invention, avec couche noyau largeur variable; - figures10A et 1 OB illustrent une variante de profil de couche noyau, et le signal de sortie correspondant; - les figures11 A et11 B illustrent une variante de profil de couche noyau, et le signal de sortie correspondant, - les figures12A et 12B illustrent une variante de profil de couche noyau, et le signal de sortie correspondant, - les figures13A et 13B illustrent deux variantes de profil de couche noyau, utilisant des sous-bandes ; - les figures 14A et 14B illustrent en vue de dessus deux variantes capteur différentiel- - la figure15 illustre une autre variante de capteur différentiel avec couche noyau de largeur variable au regard de chaque bobine; - la figure16 illustre une premier mode de réalisation de capteur de position dans deux dimensions; - la figure17 illustre une second mode de réalisation de capteur de position dans deux dimensions; - la figure18 illustre une troisième mode de réalisation de capteur de position dans deux dimensions.

Le principe fondamental est l'utilisation d'une bobine formant inductance, disposée sur un substrat mince, prise en sandwich entre deux couches (par défaut une seule) de matériau de type mumétal (à forte perméabilité magnétique). Dans la suite de la description, on utilisera le terme mumétal pour désigner plus généralement les matériaux présentant caractéristiques magnétiques analogues, c!est à dire forte perméabilité magnétique par exemple de l'ordre de100 000 x celle de l'air, et champ saturation faible, par exemple de0.8 Tesla) Le mumétal se comporte comme un amplificateur de l'inductance L mesurée aux bornes de la bobine (effet de stockage de champ magnétique).

Quand un aimant passe devant la feuille de mumétal, son champ magnétique entraîne une saturation locale dudit mumétal (dont on a vu qu'il est choisi tel soit saturé par un champ relativement faible), dont la perméabilité magnétique 'effondre sur la surface saturée.

Il résulte une baisse de la valeur de l'inductance L, proportionnelle à la surface de bobine couverte par du mumétal saturé.

Cette baisse de l'inductance est naturellement mesurable aux bornes de ladite inductance, et on en déduit une estimation de la surface de la bobine couverte par du mumétal saturé.

peut également utiliser deux bobines disposées en parallèle entre les couches mumétal, l'une alimentée par un courant alternatif et l'autre reliée aux bornes d'un dispositif de mesure de tension. Dans ce cas, le couplage entre les deux bobines est favorisé par la présence du mumétal. La saturation de dernier par le champ magnétique de l'aimant entraîne une variation de couplage, proportionnelleà la surface de bobine couverte par du mumétai saturé, qui est mesurable aux bornes de la seconde bobine.

En choisissant une forme et une disposition judicieuse de la bobine, du mumétal et de l'aimant, on obtient un signal électrique (fonction de la variation d'inductance ou de couplage) liéeà un déplacement de l'aimant selon une direction prédéterminée.

Le capteur selon l'invention comporte deux parties dont la première partie1 constitue le détecteur proprement dit, et la seconde partie 2 est solidaire de la pièce mobile dont on souhaite mesurer le déplacement (figure1).

Le détecteur1 est un circuit imprimé multicouche composé (figure3), d'une couche noyau8 en matériau ferromagnétique de forme très allongée autour duquel sont disposées deux bobines 4, 4.

Dans un mode de réalisation particulier (figure 2), les deux bobines 4, 4' sont réalisées sous la forme de pistes de cuivre très allongées, déposées chacune sur une feuille substrat3, 3' isolant en matière synthétique de type époxy ou polyimide. Dans le présent exemple décrità titre non limitatif, chaque feuille substrat3, 3' a une longueur de quelques centimètres pour une largeur de 1 centimètre environ, et une épaisseur de0.1 mm.

Chaque feuille de substrat3 porte une bobine plate 4 de type spirale allongée, par exemple dix fois plus longue que large. Cette bobine comporte préférentiellement un grand nombre de spires (tours), puisque l'on sait que l'inductance est proportionnelle au carré du nombre de spires. On utilise une bobine spirale pour provoquer une addition des champs magnétiques créés par les spires concentriques et non leur soustraction deuxà deux.

La bobine plate 4 étant de forme sensiblement rectangulaire allongée il existe en ses deux extrémités des zones particulières5 de repliement des spires, pour lesquelles l'inductance n'est pas proportionnelleà la dimension longitudinale de la bobine 4.

En variante (figure 4), on utilise des bobines 4, 4'à plusieurs enroulements parallèles, de manièreà augmenter l'inductance mutuelle enroulements età réduire les effets de non linéarité aux zones de repliement Par contre il connu que la multiplication des épaisseurs de bobine et substrat conduità une augmentationà la fois du coût de production et également de la résistance magnétique de l'ensemble. Or l'inductance est inversement proportionnelleà cette résistance magnétique.Il est donc souhaitable de restreindre le nombre de couches d'isolant.

Chaque enroulement7 comprend typiquement une demi-douzaine spires, et un chemin conducteur6 est ménagé au centre de la bobine 4 pour connexion soità un autre enroulement, soità un dispositif électronique. La distance entre les pistes de l'enroulement est de l'ordre de50 à 150 microns de même que leur largeur. Leur épaisseur est dans le présent exemple comprise entre5 et 40 microns.

La couche noyau8 qui sépare les substrats3, 3' de ces bobines 4' est constituée de matériau ferromagnétiqueà forte perméabilité (typiquement supérieure d'un facteur100 000 par rapportà l'air) et de faible champ de saturation (typiquement0.8 T). Le matériauà forte perméabilité est par exemple mumétal proprement dit, ou un alliage amorphe (également appelé verre metallique), ou encore un alliage nanocristallin.

La couche noyau8 est de l'ordre de 20à 50 microns, pour permettre une saturation un faible champ magnétique extérieur. L'épaisseur de ces couches noyau peut aller de quelques angstrôms à quelques dizaines de microns. Pour obtenir une épaisseur extrêmement faible, une telle couche noyau 8 peut éventuellement être obtenue par dépôt sous vide, au moins pour certains types de matériau ferromagnétique.

L'ensemble est réalisé sous forme d'une plaque de faible épaisseur, par exemple environ0.5 mm.

La couche noyau8 n'est disposée qu'entre les parties centrales desdites bobines 4' et non entre leurs extrémités5, pour éviter problèmes de non linéarité ces zones5 pour lesquelles un déplacement d'aimant en visà vis ne conduità une variation d'inductance proportionnelle' la distance longitudinale.

La longueur de la couche noyau8 est sensiblement egale à la longueur de la zone linéaire de la bobine 4.

La première bobine 4 est reliéeà un moyen d'alimentation courant alternatif (de type sinusoïdal, triangulaire, carré ou toute autre forme telle qu'un flux magnétique variable soit généré).

La second bobine 4' est reliéeà un dispositif de mesure tension de type classique.

Ce detecteur 1 est destinéà être utilisé en coopération avec un aimant 9 fixé sur une piece mobile relativement au détecteur1, et venant passer en face de celui-ci lors son déplacement,à une distance suffisamment faible pour que le champ magnetique généré par l'aimant9 puisse créer une saturation locale de la couche noyau8.

En qui concerne l'aimant9 utilisé, il est choisit de telle sorte que le champ magnétique qu'il engendre permet la saturation de la quasi-totalité de la couche noyau8. Les dimensions de l'aimant9 lui-même sont moins importantes que les dimensions de la zone dans laquelle il engendre un champ supérieurà la valeur de saturation des couche noyau8.

largeur minimale de la zone10 saturéeà 100% (figure6) doit etre supérieure, quelles que soient les variations de champ dues aux conditions climatiques aux tolérances mécaniques et dimensionnelles,à la largeur active de la bobine couverte de mumétal, de manièreà réduire l'influence de erreurs sur la mesure.

On utilise typiquement deux types d'aimants9. Dans un premier cas on choisit un aimant9 puissant, qui génère un fort champ magnétique, et qui peut donc être petite taille. Un tel type d'aimant9 peut-être réalisé avec un alliage Néodyme Bore.

second type d'aimant9 utilise un champ beaucoup plus faible et donc un aimant9 de dimensions sensiblement égalesà la taille des couches noyau8. matériau de ces aimants9 peut alors être de type plastoferrite ou nanoferrite. L'intérêt du matériau plastoferrite est évidemment sa capacite à prendre forme extrêmement variable.

L'épaisseur de l'aimant9 est de l'ordre du millimètre, en fonction du matériau utilisé. La direction de magnétisation dudit aimant9 est parallèle ou perpendiculaireà celle des couches noyau8A, 8B de matériau ferromagnétique.

On note que de façon intéressante, la distanceA ("airgap" en anglais) entre 1 aimant 9 et le détecteur1, qui est naturellement fonction du type d'aimant 9 utilisé, être très supérieureà l'épaisseur du détecteur1 (une distance1 à 15 mm obtenue dans l'exemple décrit ici).Il est alors possible matériau secondaire soit intercalé entre l'aimant9 et le détecteur1 sans gêner fonctionnement du détecteur1.

Cette particularité permet de disposer la partie mobile 2 au sein d'un équipement et le détecteur1 à l'extérieur dudit équipement, pourvu que la paroi soit constituée d'un matériau amagnétique tel qu'aluminium ou matière plastique. On comprend que cette disposition est particulièrement favorable pour mesurer une positionà l'intérieur d'un carter, d'un réservoir, etc. Il est clair que les dimensions exactes du détecteur1 et de l'aimant sont fonctions des besoins spécifiques aux applications considérées.

fonctionnement (figure6), un courant alternatif est appliqué bornes de première bobine 4, dite "excitatrice", et on observe par le dispositif de mesure signal aux bornes de la seconde bobine 4', dite "réceptrice".

couche noyau8 vient alors en général capter le champ magnétique créé par le passage du courant alternatif dans la première bobine 4, et le signal observé en sortie de la seconde bobine 4' est de ce fait extrêmement faible. coefficient couplage entre les deux bobines 4, 4' est alors très proche de zéro.

contre, lorsque un aimant9 est approché de l'ensemble, champ magnétique vient saturer la couche noyau8 localement, selon la position et les caractéristiques de l'aimant9.

Lors de la saturation de la couche noyau8, sa perméabilité diminue considérablement dans la zone de saturation10. Cette couche noyau8 ne fait donc plus écran entre les deux bobines 4, 4', le coefficient de couplage entre bobines augmente, et le signal observé en sortie de la seconde bobine 4' significativement plus élevé que dans le cas précédent.

comprend que l'on peut faire varier la surface de couche noyau8 saturée l'aimant9 selon le déplacement longitudinal X de celui-ci, que ce soit en utilisant un aimant9 de grande dimensions venant couvrir progressivement toute la couche noyau8, ou en utilisant un aimant9 de plus faibles dimensions, et une couche noyau8 de perméabilité magnétique variable longitudinalement.

La mesure de position s'effectue de façon simple en calculant, par un dispositif électronique adapté, le rapport entre la tension appliquée aux bornes de la première bobine 4 et de la tension induite dans la seconde bobine 4'. rapport est alors directement fonction de la position de l'aimant9 au dessus détecteur1.

Le traitement du signal aux bornes de la bobine réceptrice 4' est réalisé par un dispositif électronique de type connu en soi, et donc non détaillé ici.Il est clair que ce dispositif de traitement de signal peut avantageusement être disposé sur le même substrat3 que les bobines 4, 4', par simplification de réalisation, ou pour augmenter l'intégration des composants. Dans une varianteà une mesure de position angulaire, un dispositif tel qu'illustré figure5 est utilisable. Dans ce cas, les deux bobines 4, 4' excitatrice et réceptrice sont spirales circulaires, et une couche noyau8 semi circulaire les sépare sur une moitié de leur surface. Un aimant9 également semi-circulaire, concentrique avec les bobines 4, 4' et la couche noyau8, est mobile en rotation autour de l'axe du détecteur1. Selon l'angle de déplacement de l'aimant9, le coefficient de couplage entre les deux bobines 4, 4' varie, et est mesuré.

En variante avantageuse (figure7), il est possible réaliser une version de capteur de type différentiel, avec une bobine 4 "excitatrice" sur un côté, deux bobines 4'A, 413 "réceptrices" disposées boutà bout dans le même plan l'autre côté de la couche noyau8. Préférentiellement, deux bobines 4'A, sont enroulées en sens opposé, de manièreà créer point de tension nulle entre elles. Des couches noyau8, 8' de matériau ferromagnétique couvrent les zones linéaires de ces bobines 4, 4'.

Dans ce cas, le déplacement d'un aimant9, par exemple de faible puissance et de surface sensiblement identiqueà celle des d'une bobine réceptrice 4', est détecté par une mesure différentielle entre les signaux des deux bobines réceptrices 4A, 413. Ici l'aimant9 aura pour effet d'augmenter le facteur de couplage d'une bobine réceptrice 4'A tout en diminuant celui de l'autre bobine réceptrice 4'B simultanément.

Cette mesure en demi-pont est couramment utilisée pour compenser des tolérances des inductances (erreurs sur les dimensions de bobine 4, materiau ferromagnétique8, distance aimant-bobine etc.), pour tenir compte de l'effet la température (variation de champ magnétique généra par un même aimant dans des conditions climatiques variables), et des tolérances sur la zone de saturation.

Dans une seconde variante de mise en #uvre, les bobines 4, 4' sont conformées en arc de cercle. L'aimant9 est alors également conformé en arc de cercle, concentrique du précédent. Le principe de fonctionnement reste identiqueà ce qui a été décrit.

Dans le cas d'un capteur (figure8A), on utilise alors deux capteurs1800 tels que décrits plus haut, decalés de900. Les capteurs180" sont de type différentiel, ou en variante une compensation d'erreur est réalisée par calculà partir de la zone de recouvrement angulaire des bobines réceptrices 4'A, 4'B de900. L'aimant9 utilisé est un arc de cercle de1800, concentrique avec les bobines.

Il est également possible de réaliser un capteur3600 par utilisation de trois bobines réceptrices de 1200, et un aimant9 de 1200. Cette disposition évite les problèmes d'inductance mutuelle entre les bobines internes et externes du capteur1800.

Il est également possible en variante de réaliser un capteur linéaire souple permettant de réaliser une mesure angulaire, en conformant ledit capteur le long d'un arc de circonférence cylindre. Cette disposition permet la réalisation d'un capteur de déplacement angulaire de très faible encombrement.

Plus généralement, une variante de réalisation permet la mesure de déplacement dans un volume réglé, utilisant une bobine 4 disposée sur une feuille plane, qui est ensuite conformée selon la surface du volume. On utilise alors éventuellement de façon correspondante un aimant9 de type plastoferrite, qui est adaptéà prendre la forme désirée.

Dans un autre mode de réalisation, on utilise de façon générale un détecteur1 dont les caractéristiques magnétiques globales varient selon la position longitudinale (figure9). Le dispositif comporte un aimant9 de petite taille au regard de la taille des bobines 4,4, son déplacement dans la direction longitudinale X est mesuré par le fait la couche noyau8 possède une il capacité de stockage magnétique" varie le long de la direction X de déplacement de l'aimant9. Dans ce cas, le signal mesuré aux bornes de la bobine réceptrice 4' varie le long de la direction longitudinale X en fonction de la position longitudinale.

variation de capacité magnétique de la couche noyau8 peut être obtenue diverses manières: - une couche noyau8 de largeur variable longitudinalement, et un aimant9 de surface constante, - une couche noyau8 dont l'épaisseur varie selon la position longitudinale, - une variation de la proportion de surface de matériau ferromagnetique qui possède des propriétés magnétiques. Ceci est obtenu par exemple modification des propriétés magnétiques d'une partie de la surface de mumétal.

En particulier, une possibilité consisteà "déstructurer" le matériau ferromagnétique par réchauffement localisé au delà du point de Curie, soit environ 2000C à 500"C selon le matériau, ce qui détruit l'ordre cristallin matériau ferromagnétique. Ceci revientà détruire les propriétés magnétiques petites zones géométriquesà la surface du matériau ferromagnétique. Selon nombre de zones détruites par unité de longueur on n'obtient en fait une variation longitudinale des propriété magnétique de la couche noyau8.

Il est tout d'abord possible de faire varier la surface de la couche noyau8 regard des bobines 4, 4', avec par exemple une largeur de couche noyau8 variable en fonction de la position longitudinale sur les bobines 4, 4'.

Dans une variante de réalisation de capteur sensiblement rectangulaire allongé, on utilise une couche noyau8 de forme triangulaire (isocèle dans le cas présent). La courbe de réponse observée, lorsqu'un aimant est déplace longitudinalement (direction X), est décroissante au fur età mesure qu'une surface plus importante de matériau ferromagnétique de la couche noyau 8 est désaturée par le champ magnétique de l'aimant9.

Dans une variante, on choisit une couche noyau8 présentant une forme de plus en plus effilée longitudinalement (figure10A). Il est clair que plus généralement, on peut modifier le profil de la couche noyau8 selon le type de signal que souhaite obtenir.

intéressant est celui pour lequel le signal sortie présente un palier ou série de paliers permettant par exemple discerner plus nettement déplacement compris dans une petite plage, de ne pas tenir compte des déplacements hors de cette plage comme. Ce cas peut, par exemple, trouver une application dans la détection de position d'un levier de vitesse, et l'approximation de la position du levierà une position correspondantà une vitesse définie par un signal donné. Dans ce cas, le profil de la couche noyau 8 est par exemple conformeà la figure11 A ou12A. On constate (figure12A) qu'il est loisible d'utiliser plusieurs surfaces coplanaires espacées pour former la couche noyau8.

autre cas intéressant comporte une couche noyau8 présentant un point de resserrement local. On observe alors en sortie de bobine 4 un signal présentant minimum local.

il également possible en variante de faire varier l'épaisseur de la couche noyau au lieu de sa largeur, et on obtient ici encore une couche noyau 8 dont la perméabilité magnétique varie selon la position longitudinale.

Encore un autre mode de réalisation comprend la réalisation de "sous- bandes", sous forme de hachures parallèles, préférentiellement obliques si on souhaite éviter des effets de palier dans le signal de sortie, ces sous-bandes étant plus ou moins serrées longitudinalement (figures13A, 13B). Toutes ces sous-bandes sont alors jointes par un bord continu, de manièreà créer une continuité électrique, qui contribue par exempleà un meilleur blindage électromagnétique.

variante de ce mode de réalisation est la réalisation d'une couche noyau8 tramage bidimensionnel (par exemple par moyen offset), sous forme de grille dont la densité de matériau possédant des propriétés magnétiques varie longitudinalement.

Il est clair que des variantes sous forme de capteur différentiel sont réalisables (figure 14). Dans un premier exemple, deux bobines 4, 4' parallèles coplanaires sont séparées par des couches noyau8 triangulaires disposées tête bâche. Dans un second exemple, seule couche noyau8 sous forme de parallélogramme allongé recouvre partie chacune des deux bobines 4, 4', avec un effet identique au dispositif precédent.

Dans une autre réalisation modifiant les propriétés magnétiques de la couche noyau8 de façon ponctuelle, par exemple par chauffage ponctuel par laser, ou par application locale contrainte mécanique forte, on supprime localement les propriétés de permeabilité magnétique du matériau. On peut alors faire varier progressivement le long la bande la densité de ces points qui ont subi un traitement, et on obtient encore une perméabilité magnétique globale variant longitudinalement.

Un telle disposition, avec capteur différentiel (figure15), comporte par exemple deux bobines 4, 4', deux couches noyau8, 8' rectangulaires couvrant chacune une bobine dans sa zone linéaire (on comprend que préférentiellement, dans toutes ces mises en #uvre, il est préférable, comme on l'a dit, de couvrir les deux faces la bobine par une couche noyau), et présentant chacune une densité de matériau ayant des propriétés magnétiques variables longitudinalement, de façon inverse pour les deux couches noyau8, 8'.

Dans encore une autre variante de capteur (non nécessairement différentiel), on applique un champ magnétique localà la bobine 4 et aux couches noyau8, par exemple par collage (ou sérigravure) d'un aimant dit fixe de forme triangulaire. Dans ce cas, cet aimant fixe créé une saturation locale des couches noyau8, qui varie longitudinalement. Un cas particulier de telle mise en #uvre est le réglage d'un capteur durant le processus de fabrication, avec positionnement de la bande aimantee triangulaire fixe selon un signal de calibration prédéterminé correspondantà une position particulière.

Dans une variante (figure de réalisation propreà la mesure de déplacement selon deux directions perpendiculaires X, Y (ou avec un mouvement linéaire et un mouvement angulaire), le détecteur comprend deux bobines 4, 4' allongées parallèles et coplanaires, recouvertes par une (ou deux) couche noyau8 de type comportant densité de "points déstructurés" variable longitudinalement. Un aimant9, de forme sensiblement carrée est mobile au dessus de cette couche noyau8. On comprend que son mouvement longitudinal (direction X) est mesuré grâceà la variation de densite de matériau ferromagnétique structuré de la couche noyau8, et que son mouvement transversal (direction Y) est mesuré par la couverture différentielle entre les deux bobines 4'.

Une autre variante de capteur bidirectionnel (figure17), avec deux groupes perpendiculaires comportant chacun deux bobines 4,4', 4", 4"', coplanaires parallèles, et un aimant9 sensiblement carré se déplaçant dans la zone de recouvrement des groupes de bobines.

Dans encore une autre variante (figure18), quatre bobines spirales de forme sensiblement carrée chacune sont disposées en carré, une couche noyau couvre toutes les bobines, et un aimant de taille égaleà celle chaque bobine est déplacé au dessus desdites bobines.

La portée de la présente invention ne se limite pas détails des formes réalisation ci-dessus considéréesà titre d'exemple, mais s'étend au contraire modificationsà la portée de l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS 1. Capteur analogique de position linéaire ou angulaire sans contact, du type magnétiqueà inductance, caractérisé en ce qu'il comporte: l/ une première partie(1) comprenant au moins une couche noyau(8) en matériauà forte perméabilité magnétique et faible champ de saturation et deux bobines (4, 4') plates, une première bobine (4) dite émettrice étant alimentée en courant alternatif, 21 une seconde partie (2) comprenant au moins un aimant(9) mobile selon une direction généralement parallèleà la première partie(1), 3/ un dispositif de traitement de signal mesuré aux bornes de la seconde bobine (4) dite réceptrice, le couplage entre les bobines émettrice (4) et réceptrice (4) étant modifié par le déplacement d'un aimant(9) au regard de la couche noyau(8) 2. Capteur selon la revendication1, caractérisé en ce qu'il comporte une seule couche noyau(8), en ce que les bobines (4, sont disposées de part et d'autre de cette couche noyau(8), la saturation de couche noyau(8) par un aimant(9) déplacé au regard de cette couche noyau créant un couplage entre les bobines (4, 4'). 3. Capteur selon la revendication1, caracterisé en ce qu'il comporte deux couches noyau(8, 8') disposées de part et d'autre substrat(3) portant les deux bobines (4, 4'), la saturation de la couche noyau8') par un aimant(9) déplacé au regard de cette couche noyau(8) réduisant le coefficient de couplage entre les bobines (4, 4). 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 3. caractérisé en ce que au moins une bobine est de type spirale allongée 5. Capteur selon la revendication 4, caracterisé en ce que la bobine spirale allongée comporte sensiblement 4à 8 tours. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 5, caractérisé en ce qu'une bobine comporte plusieurs enroulements paralleles sépares par des épaisseurs d'isolant. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 ' 6, caractérisé en ce que les bobines sont de forme sensiblement rectangulaire. 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 7, caractérisé en ce que les bobines sont conformées en arc de cercle. 9. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux bobines réceptrices coplanaires disposées boutà bout. 10. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches noyau coplanaires espacées entre bobines. 11. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 10, caractérisé en ce que la couche noyau présente un profil longitudinal de largeur variable. 12. Capteur selon la revendication11, caractérisé en ce que la couche noyau présente un profil en triangle. 13. Capteur selon la revendication11, caractérisé en ce que la couche noyau présente un profil effilé. 14. Capteur selon la revendication11, caractérisé en ce que la couche noyau présente un profil comportant au moins un palier de largeur constante. 15. Capteur selon la revendication11, caractérisé en ce que la couche noyau comporte une zone de rétrécissement local. 16. Capteur selon l'une quelconque revendications1 à 14, caractérisé en ce que la couche noyau d'épaisseur variable longitudinalement. 17. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 15, caractérisé en ce que la couche noyau comporte une série de hachures obliques électriquement reliées. 18. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 16, caractérisé en ce que la couche noyau comporte selon sa direction longitudinale une densité variable de points de même surface ayant subi un traitement adapté à modifier leurs propriétés magnétiques. 19. Capteur selon l'une quelconque revendications1 à 17, caractérisé en ce que il comporte un aimant présaturation disposé parallèlement aux bobines, et de largeur variable selon direction longitudinale. 20. Capteur selon l'une quelconque revendications1 à 19, caractérisé en ce que la perméabilité magnétique la couche noyau est de l'ordre de100 000 fois celle de l'air, et en ce que le champ de saturation est voisin de0.8 Tesla. 21. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 20, caractérisé en ce que l'aimant est un aimant permanent de type plastoferrite. 22. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 20, caractérisé en ce que l'aimant est un aimant permanent de type Néodyme Fer Bore. 23. Capteur selon l'une quelconque des revendications1 à 22, caractérisé en ce que la couche noyau a une épaisseur comprise entre quelques angstrôms et quelques dizaines de microns.