FR2861459A1 - Systeme de mesure de rotation haute resolution absolu multitour et roulement equipe d'un tel systeme. - Google Patents

Abstract

Un système de mesure de rotation comprend un codeur magnétique annulaire 16 tournant portant une série d'éléments de codage 23 agencés circonférentiellement sur le codeur selon un motif périodique, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble capteur primaire 38 comportant au moins un capteur magnétique primaire 38 disposé en regard des éléments de codage pour la détection de la position angulaire du codeur avec une résolution angulaire discrète d'une fraction de tour égale ou inférieure à une période du codeur et un compteur électronique du nombre de fractions de tour effectuées, et un ensemble capteur secondaire comprenant des capteurs magnétiques secondaires 24a à 24d, 25a à 25d disposés en regard des éléments de codage pour déterminer une position absolue du codeur entre deux positions décalées d'au moins une fraction de tour.

Description

Système de mesure de rotation haute résolution absolu multitour et

roulement équipé d'un tel système.

La présente invention concerne le domaine des capteurs multitours à comptage et mémorisation électroniques, capables de fournir un signal de sortie représentatif de la position absolue d'une pièce tournante. De tels capteurs peuvent être utilisés pour fournir par exemple la position d'un vérin linéaire comprenant une machine électrique tournante.

Il est connu de faire appel à un ensemble mécanique pour compter et mémoriser le nombre de tours effectués par un codeur pendant qu'une autre partie du système fournit la position absolue à l'intérieur d'un tour. Ainsi, le nombre de tours est pris en compte, même en l'absence d'alimentation électrique. Les dispositifs électroniques de traitement sont informés de la position exacte du codeur lors de la remise sous tension. Toutefois, l'ensemble mécanique est relativement encombrant et onéreux.

Par ailleurs, les roulements instrumentés actuels basés sur les phénomènes magnétiques, capacitif ou inductif ne peuvent pas fonctionner sans apport d'énergie extérieure, sous la forme d'une tension électrique, et réalisent une mesure angulaire et non une mesure multitours.

L'abrégé du document JP A 09-273943 décrit un encodeur absolu multitours, comprenant une partie tournante équipée de deux pistes optiques et de deux pistes magnétiques et une partie non tournante comprenant deux capteurs optiques et deux capteurs magnétiques, des circuits électroniques et une alimentation de réserve prévue pour alimenter les capteurs magnétiques. Les circuits électroniques offrent un mode haute consommation et un mode basse consommation d'énergie selon qu'une alimentation principale est active ou non.

Toutefois, un tel système est particulièrement complexe, encombrant et onéreux. L'utilisation de codeurs optiques n'est pas souhaitable dans certaines applications.

Un but de l'invention est de proposer un système de mesure de rotation fournissant une information de position absolue sur plusieurs tours avec une résolution élevée, compact, très robuste, et de coût raisonnable.

Un tel système de mesure de rotation comprend un codeur magnétique annulaire tournant portant une série d'éléments de codage agencés circonférentiellement sur le codeur selon un motif périodique, un ensemble capteur primaire comportant au moins un capteur magnétique primaire disposé en regard des éléments de codage pour la détection de la position angulaire du codeur avec une résolution angulaire discrète, d'une fraction de tour égale ou inférieure à une période du codeur, et un compteur électronique du nombre de fractions de tour effectuées, et un ensemble capteur secondaire comprenant des capteurs magnétiques secondaires disposés en regard des éléments de codage pour déterminer une position absolue du codeur entre deux positions décalées d'au moins une fraction de tour.

Par détection d'une position avec une résolution angulaire discrète , on entend une détermination d'une position du codeur parmi un nombre limité de positions du codeur dans un tour.

L'ensemble capteur secondaire réalise une détection absolue précise sur une fraction de tour et fournit une information de position du codeur dans une fraction de tour. L'ensemble capteur primaire et le compteur réalisent une détection de rotation avec une résolution faible mais sur plusieurs tours, et fournit une information du nombre de fractions de tour effectuées. Les informations sont combinées, le système dans son ensemble permettant d'obtenir une information de position absolue précise sur plusieurs tours. Les ensembles capteurs primaire et secondaire sont munis de capteurs magnétiques utilisant les mêmes éléments de codage. Le système de mesure est ainsi robuste et compact.

Avantageusement, le système comprend des moyens d'alimentation principale des ensembles capteur primaire et secondaire, et des moyens d'alimentation temporaire de l'ensemble capteur primaire de façon que seul ledit ensemble capteur primaire est maintenu opérationnel en cas de défaut d'alimentation principale.

Ainsi, une détection sur plusieurs tours, de plus faible résolution peut être maintenue en cas de coupure d'alimentation principale, avec une autonomie prolongée, du fait que la résolution de l'ensemble capteur primaire est faible et que l'on peut employer des capteurs magnétiques primaires faiblement consommateurs d'énergie. A la reprise de l'alimentation principale, les ensembles capteur primaire et secondaire sont à nouveau opérationnels.

Un moyen d'alimentation temporaire peut comprendre un condensateur de forte capacité, une batterie et/ou une pile. Le choix du type de moyen d'alimentation peut être effectué en fonction de l'énergie électrique à fournir et des contraintes d'environnement, telles que température, chocs, pollution.

Dans un mode de réalisation, l'ensemble capteur secondaire comprend au moins deux codeurs décalés angulairement d'un nombre non entier de périodes et un interpolateur apte à déterminer une position absolue du codeur entre deux positions décalées d'une période par comparaison des signaux des deux capteurs.

Dans un mode de réalisation, l'ensemble capteur secondaire comprend au moins un premier groupe de capteurs et un second groupe de capteurs, les capteurs d'un groupe étant situés en regard des éléments de codage en étant décalés angulairement les uns relativement aux autres d'un nombre entier de périodes, les capteurs d'un groupe étant décalés angulairement d'un nombre de périodes non entier relativement aux capteurs de l'autre groupe.

Les éléments de codage sont de préférence régulièrement espacés de façon que les capteurs secondaires émettent des signaux de mesure sinusoïdaux.

Un groupe de capteurs disposés à différents endroits de la circonférence d'un codeur périodique, mais mesurant une même grandeur simultanément, permet d'utiliser les mesures des différents capteurs pour compenser des dispersions de fabrication du codeur et/ou de l'ensemble capteur, des défauts de géométrie du codeur et/ou de l'ensemble capteur, ou des défauts de coaxialité dans leur guidage en rotation. La précision des mesures est améliorée.

Les deux groupes de capteurs décalés d'un nombre non entier de périodes du codeur permet d'obtenir des signaux de mesure en décalage en fonction de la rotation du codeur. La comparaison des signaux décalés permet d'augmenter la précision de mesures de rotation du codeur à l'aide de l'interpolateur.

En outre, compte tenu de la périodicité du codeur, l'interpolateur réalise une interpolation du déplacement du codeur non pas sur un tour de codeur, mais sur chaque fraction de tour correspondant à une période du codeur. La position angulaire du codeur est connue avec plus de précision.

Par ailleurs, comme le codeur comporte un nombre augmenté de pôles magnétiques, le champ magnétique perçu par les capteurs à partir de chaque pôle est plus faible, mais, quel que soit le profil magnétique des pôles, plus la distance entre les pôles et les capteurs est importante, plus un signal perçu par les capteurs correspond à une sinusoïde, ce qui améliore la précision des mesures dans le cas d'un interpolateur basé sur des fonctions sinusoïdales.

Le second groupe capteur peut avantageusement être décalé du premier groupe de capteurs d'un quart de période pour obtenir des 30 signaux en quadrature.

Un groupe de capteurs comprenant deux capteurs diamétralement opposés permet de corriger efficacement des défauts de coaxialité ou de guidage en rotation.

Le système peut comprendre des moyens pour additionner les 5 signaux provenant des capteurs d'un groupe en un signal résultant servant d'entrée à l'interpolateur.

Avantageusement, l'ensemble capteur primaire comprend au moins un capteur passif, et de préférence au moins deux capteurs passifs, comme par exemple un interrupteur à lame souple, également connu sous le nom de relais Reed , et/ou un capteur du type à fil de Wiegand.

On entendra par capteur passif, un capteur ne nécessitant pas d'alimentation électrique pour que son état de sortie soit modifié. Le fait d'utiliser un capteur auxiliaire passif, peu ou pas consommateur d'énergie électrique, est particulièrement intéressant pour accroître l'autonomie du système. En outre, un capteur du type proposé est capable de détecter des rotations à faible vitesse, cas qui se présente souvent lors du déplacement d'un élément tournant hors tension électrique, par exemple de façon manuelle.

Dans un mode de réalisation, un motif périodique est répété circonférentiellement sur le codeur au moins deux fois.

La résolution de l'ensemble capteur primaire peut être plus fine qu'une période du codeur, et par exemple égale à une demi-période ou un quart de période. De préférence, la résolution est au plus égale à un quart de période.

L'invention concerne également un roulement instrumenté comprenant une bague extérieure, une bague intérieure et au moins une rangée d'éléments roulants, et un système de mesure de rotation selon un aspect de l'invention.

La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: -la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement équipé d'un système de mesure de rotation selon un aspect de 5 l'invention; - la figure 2 est une vue de face en élévation d'un codeur et d'un l'ensemble capteur d'un système de mesure selon un premier mode de réalisation; -la figure 3 est une vue en coupe axiale correspondant à la 10 figure 2; - la figure 4 est une vue schématique d'une unité de traitement d'un système de mesure selon les figures 2 et 3; - la figure 5 est une vue schématique d'un module électronique pour le système de mesure des figures 1 à 4; -la figure 6 est une vue schématique d'un module électronique d'un système de mesure selon une variante du module de la figure 5.

Comme on peut le voir sur la figure 1, un palier à roulement 1 comprend une bague extérieure 2 pourvue d'un chemin de roulement 3, une bague intérieure 4 pourvue d'un chemin de roulement 5, une rangée d'éléments roulants 6, ici des billes, disposés entre les chemins de roulement 3 et 5, une cage 7 de maintien de l'espacement circonférentiel des éléments roulants 6, et un joint d'étanchéité 8 monté sur la bague extérieure 2 et venant en frottement avec une portée cylindrique 4a de la bague intérieure 4, tout en étant disposé radialement entre les deux bagues 2 et 4 et axialement entre la rangée d'éléments roulants 6 et l'une des surfaces latérales des bagues 2, 4. Le joint d'étanchéité 8 est monté dans une rainure annulaire 9 formée dans la bague extérieure 2, à proximité de sa surface latérale radiale 2a. Du côté opposé, la bague extérieure 2 est également pourvue d'une rainure 10, symétrique à la rainure 9, par rapport à un plan passant par le centre des éléments roulants 6.

Un bloc capteur, référencé 11 dans son ensemble, est monté sur la bague extérieure 2 du côté de la rainure 10. Le bloc capteur 11 comprend un support métallique 12, un capot métallique 13, et des éléments capteurs 14, dont un seul est visible sur la figure 1, noyés dans une partie centrale en matériau synthétique 15.

Le support métallique 12, de forme générale annulaire, es't accroché dans la rainure 10 et entoure radialement la partie centrale 15 et le capot métallique 13 qui présente une forme générale de disque. La partie centrale 15 est limitée radialement par le support 12 vers l'extérieur et présente un alésage 15a, de diamètre tel qu'il subsiste un espace radial suffisant pour le codeur qui sera décrit plus loin. Les éléments capteurs 14, solidaires de la partie centrale 15, affleurent l'alésage 15a. Une extrémité de la partie centrale 15, en saillie radiale vers l'extérieur, forme un terminal 19 de sortie de fil 20. Le terminal 19 passe par une échancrure formée dans le support 12. Le fil 20 est relié à un connecteur 21, apte à être relié à un connecteur complémentaire, non représenté, en vue de l'alimentation électrique et de la transmission d'informations.

Le codeur 16 comprend un support 17 annulaire et une partie active 18. Le support 17 est de forme annulaire à section en T et comprend une portion radiale 17a, axialement en contact avec une surface frontale radiale 4b de la bague intérieure 4, du même côté que le bloc capteur 11, et une portion cylindrique 17b s'étendant à partir du bord extérieur de la portion radiale 17a, axialement des deux côtés, en étant emmanchée du côté de la bague intérieure 4 sur une portée cylindrique 4c de la bague intérieure 4. La portée 4c est, de préférence, symétrique de la portée 4a par rapport à un plan radial passant par le centre des éléments roulants 6.

La partie active 18 du codeur 16 est de forme annulaire, de 30 section généralement rectangulaire, disposée sur le pourtour extérieur de la portion cylindrique 17b. La partie active 18 s'étend axialement en direction des éléments roulants 6, au-delà de la portion radiale 17a, 2861459 8 entre les bagues extérieure 2 et intérieure 4, sensiblement jusqu'au niveau de la rainure 10 de la bague extérieure 2.

La partie active 18 s'étend jusqu'à proximité de l'alésage 15a de la partie centrale 15, avec lequel elle forme un entrefer radial. Lors de la rotation de la bague intérieure 4, par rapport à la bague extérieure 2, la partie active 18 du codeur 16 défile à rotation devant les éléments capteurs 14, qui sont capables de fournir en sortie un signal électrique. La partie active 18 du codeur 16 est une bague magnétisée multipolaire, par exemple en plastoferrite. Le codeur 16 et le bloc capteur 11 forment un ensemble de détection de paramètres de rotation.

Le bloc capteur 11 comprend en outre uri module électronique 22 noyé dans la partie centrale 15 et relié, d'une part, aux éléments capteurs 14 et, d'autre part, au connecteur 21 par l'intermédiaire du fil 20. Le module électronique 22 porte des moyens de traitement des Meer les éléments capteurs.

Sur les figures 2 et 3, où les références aux éléments semblables à ceux de la figure 1 ont été conservées, un codeur 16 comporte un support annulaire 17 portant sur sa périphérie extérieure une zone active constituée d'éléments de codages 23, ici sous la forme d'une alternance régulière de pôles magnétiques de polarités opposées, nord (N) et sud (S), sur la circonférence du codeur 16, formant ainsi un motif périodique constitué d'un pôle nord et d'un pôle sud , répété un nombre entier de fois lorsque l'on parcourt la circonférence du codeur, ici seize fois. Chaque motif périodique couvre donc une fraction de un seizième de tour correspondant à un angle de 22,5 .

Un ensemble capteur secondaire comprend une pluralité de capteurs secondaires disposés radialement en regard de la zone active du codeur 16. L'ensemble capteur comprend deux groupes de capteurs. Chaque groupe de capteurs comprend une pluralité de capteurs, ici quatre, décalés angulairement d'un nombre entier de périodes du codeur. Ainsi, lorsque le codeur défile devant les capteurs, les capteurs d'un même groupe voient simultanément le même motif et émettent des signaux identiques.

Les capteurs d'un groupe de capteurs sont en revanche décalés angulairement d'un nombre non entier de périodes relativement aux capteurs de l'autre groupe. Les deux groupes sont ici décalés d'un quart de période.

Compte tenu de l'alternance régulière de pôles nord et sud , les capteurs secondaires émettront des signaux sinusoïdaux en fonction de la position angulaire du codeur. Compte tenu du décalage d'un quart de période, les signaux des capteurs d'un groupe seront en quadrature avec les signaux des capteurs l'autre groupe. Compte tenu de la périodicité du codeur, les signaux des capteurs décriront une sinusoïde complète lorsque le codeur se déplacera d'une fraction de tour correspondant à la période du codeur et se répèteront ensuite pour chaque période oui fraction de tour.

Plus précisément, le premier groupe de capteurs 24a, 24b, 24c, 24d comprend quatre capteurs répartis à équidistance sur la périphérie du codeur de sorte que les capteurs 24a, 24b, 24c, 24d sont décalés angulairement deux à deux de 90 . Le premier groupe de capteur comprend donc deux couples de capteur diamétralement opposés 24a, 24c et 24b, 24d les couples étant décalés de 90 .

Les capteurs 25a, 25b, 25c, 25d du second groupe de capteurs sont répartis de façon similaire, en étant décalés de 39,375 dans le sens trigonométrique relativement aux capteurs 24a, 24b, 24c, 24d du premier groupe.

Tel que représenté sur la figure 2, les capteurs 24a, 24b, 24c, 24d du premier groupe sont situés à cheval sur une zone de polarité nord et une zone de polarité sud , et les capteurs 25a, 25b, 25c, 25d du second groupe de capteurs sont au centre de zones de polarité sud , ce qui correspond bien à un décalage d'un quart de période.

Le système de mesure comprend en outre un ensemble capteur primaire comprenant deux capteurs 38 du type à fil de Wiegand qui comprennent une bobine disposée autour d'un fil de Wiegand, générant une impulsion électrique lors du changement de polarité du champ magnétique environnant. Les capteurs 38 détectent donc une succession de champs s'inversant à chaque pas. Ce dispositif de capteur n'est pas consommateur de courant. Les capteurs primaires 38 sont décalés angulairement l'un relativement à l'autre d'un nombre non entier de périodes, ici un quart de période. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'un des capteurs primaire 38 est disposé au centre d'une zone magnétisée de polarité sud S , tandis que l'autre capteur primaire 38 est disposé à cheval entre une zone magnétisée de polarité nord N et une zone magnétisée de polarité sud S .

En variante, les capteurs primaires 38 sont des interrupteurs à lame souple (ou relais Reed). Ce type de capteur est actionné par le champ magnétique et n'est donc pas en lui-même consommateur de courant.

Sur la figure 3, le système de mesure comprend un. module électronique 40 portant les capteurs, seuls deux 24a, 24c étant visibles sur la figure 3. Le module électronique associé aux ensembles capteurs primaire et secondaire est illustré plus en détail sur les figures 4 et 5.

Sur la figure 4 est illustrée une unité de traitement 22 du module électronique, dédiée au traitement des signaux des capteurs secondaires.

Les sorties des capteurs 24a, 24b, 24c, 24d du premier groupe sont reliées en parallèle à une première entrée 27 d'un module de traitement 28, chaque sortie étant reliée à l'entrée par l'intermédiaire d'une résistance 29. Les résistances 29 possèdent toutes la même valeur. De cette façon, les signaux de sortie des capteurs 24a, 24b, 24c, 24d sont additionnés en un premier signal résultant qui est la moyenne arithmétique des signaux de sortie des capteurs 24a, 24b, 24c, 24d du premier groupe.

De même, les sorties des capteurs 25a, 25b, 25c, 25d du second groupe sont reliées en parallèle à une seconde entrée 30 de l'unité de traitement 28, chaque sortie étant relié à l'entrée 30 par l'intermédiaire d'une résistance 31, les résistances 31 possédant la même valeur que les résistances 29 associées au premier groupe de capteurs. Le second signal résultant de la seconde entrée est la moyenne arithmétique des signaux de sortie des capteurs du second groupe.

Le réseau de résistances 29 et 31 permet de réaliser des moyennes des signaux émis par les capteurs d'un même groupe pour former des signaux résultants en compensant les différents défauts, comme des défauts d'excentricité du codeur, des défauts locaux de magnétisation du codeur, ou des défauts de positionnement des capteurs. Etant donné que les signaux sont moyennés, on peut utiliser un interpolateur prévu pour fonctionner avec un capteur, sans changer les paramètres de cet interpolateur.

Le module de traitement 28 comprend un étage de filtrage 32, un étage convertisseur analogique/numérique 33, et un étage d'interpolation 34 ou interpolateur.

Les étages sont montés en série. Les première et seconde entrées 27, 30 sont reliées à l'étage de filtrage 32. L'étage convertisseur 33 est monté en aval de l'étage de filtrage 32 et réalise une conversion des premier et second signaux résultant filtrés analogiques en signaux numériques. L'étage d'interpolation 34 est disposé en aval de l'étage convertisseur 33 et présente deux entrées et une sortie.

L'étage d'interpolation 34 reçoit les premier et second signaux résultants numérisés et détermine un signal représentatif de la position du codeur 16. Les signaux sinusoïdaux en quadrature des capteurs secondaires correspondent à un sinus et un cosinus. L'interpolateur applique la fonction arctangente au rapport du sinus sur le cosinus et détermine une unique valeur correspondante de position absolue du codeur. Les signaux sinusoïdaux des capteurs décrivant une période sinusoïdale à chaque fois que le codeur 16 se déplace d'une fraction de tour correspondant à une période' du codeur 16 et se répétant ensuite, l'interpolation ne permet de connaître que la position absolue du codeur 16 entre deux positions successives du codeur 16 décalées d'une fraction de tour correspondant à une période du codeur 16, mais avec une précision améliorée, car pour un petit déplacement donné du codeur, les variations d'intensité des signaux de mesures sont importantes, ce qui permet d'améliorer la précision du calcul d'interpolation et finalement la précision des mesures des petits déplacements.

Sur la figure 5, le module électronique 40 comprend l'unité de traitement 22, un élément de filtrage 41, un élément de traitement 42, un compteur électronique 43, une interface 44, une alimentation temporaire 45 et un connecteur débrochable 46.

Des flux d'alimentation en énergie électrique sont représentées par des flèches en pointillés. Le connecteur 46 est rélié par des liaisons d'alimentation à l'alimentation temporaire 45, à l'interface 44 et à l'unité de traitement 22 pour leur alimentation et/ou recharge.

L'alimentation temporaire 45, sous la forme d'éléments discrets, comprend une batterie et/ou un condensateur de forte capacité, par exemple 10 Farad, et alimente l'élément de filtrage 41, l'élément de traitement 42 et le compteur 43. Une alimentation principale 47 est reliée de façon débrochable au connecteur 46 par un connecteur complémentaire 48. L'alimentation principale 47 permet de recharger l'alimentation temporaire 45 lorsque les connecteurs 46 et 48 sont embrochés.

Des flux de transmission de données sont représentés par des flèches en trais pleins. L'unité de traitement 22 est reliée aux capteurs 30 secondaires 24a à 24d, et 25a à 25d (figure 4) des premier et second groupes de capteurs. L'élément de filtrage 41 est relié aux capteurs 38.

L'élément de traitement 42 est monté en aval de l'élément de filtrage 41 et reçoit dudit élément de filtrage 41 un ou plusieurs signaux, préférablement numériques, l'élément de filtrage 41 pouvant assurer un prétraitement comprenant une étape de numérisation. L'élément de traitement 41 fournit ici, comme illustré sur la figure 5, des signaux carrés indiquant un changement de polarité en regard des capteurs, et indiquant donc le déplacement du codeur d'une fraction de tour correspondant à une demi-période du codeur. La résolution de l'ensemble capteur primaire est ici égale à une demi-période de codeur.

Le compteur 43 est monté en aval de l'élément de traitement 42 et reçoit dudit élément de traitement 42 un signal d'incrémentation ou de décrémentation indiquant que le codeur a avancé ou reculé d'un incrément de tour égal à une fraction de tour correspondant à une période du codeur. Le compteur 43 reçoit également un signal de sortie de l'unité de traitement 22 qui est directement une valeur de la position absolue du codeur dans une fraction de tours correspondant à une période du codeur, ladite position étant fournie par l'interpolateur 34 (figure 4). Le compteur 43 combine l'information du nombre de fractions de tour parcourue, fournie par l'ensemble capteur primaire 31, 41, 42, et l'information de position absolue du codeur entre deux positions angulaires séparées d'une période pour coder la position absolue multitour du codeur sur n bits.

L'interface 45 est montée en aval du compteur auxiliaire 43 et reçoit le signal de position codé sur n bits. Le connecteur 46 est adapté pour la transmission d'alimentation et également pour la transmission de données. L'interface 45 est reliée au connecteur 46 pour la transmission de l'information de position à des dispositifs extérieurs par l'intermédiaire du connecteur 48.

Des flux de données peuvent également venir des dispositifs extérieurs. Des données ou instructions peuvent être transmise depuis l'extérieur par l'intermédiaire des connecteurs 48, 46 vers l'interface 44, et de l'interface vers le compteur 43 ou l'unité de traitement 22.

Ces données peuvent être des données d'instructions, comme des données de (ré)initialisation du compteur 43 et de l'unité de traitement. Ceci peut être utile lorsque l'on installe le système de mesure. Dans ce cas, on peut disposer un élément mobile équipé du codeur dans une position de référence, puis initialiser le compteur 43 et l'unité de traitement 22. Cette position de référence correspondra au zéro du système de mesure. La position de référence peut être une position extrême en butée et le codeur indiquera par la suite une position positive dans une plage de déplacement de l'élément mobile.

La position de référence peut également être une position intermédiaire, par exemple médiane, et le système de mesure indiquera une mesure de position positive ou négative suivant la position de l'élément mobile relativement à la position de référence.

Avantageusement, le module électronique 40 est réalisé à partir d'un circuit sur mesure, par exemple un ASIC, et est de type à très basse consommation, par exemple inférieur à 10 A. Le module électronique 40 peut également être réalisé à partir de composants différents effectuant les opérations analogiques et logiques, à partir d'un circuit analogique programmable, par exemple EPLD, ou à partir d'un micro-contrôleur ou de composants discrets.

L'élément de traitement 42 est capable de déterminer le sens de rotation à partir de la quadrature des signaux des deux capteurs primaires 38. On notera que l'élément de traitement 42 traitant des signaux carrés peut être réalisé simplement par des éléments logiques discrets du type portes logiques et/ou.

L'alimentation temporaire 45 peut également comprendre une pile qui pourrait être mise hors circuit lorsque l'alimentation principale 47 est reliée au module électronique 40.

La variante illustrée sur la figure 6 diffère de la figure 5 en ce que les connecteurs sont remplacés par un élément de transmission à distance 50, par exemple à circuit résonant, et un élément complémentaire 51 distant. L'élément 50 peut faire partie du module électronique 40, ou être relié au module électronique 40. Le circuit résonnant permet de transmettre de l'énergie électrique et également des données.

Le mode de réalisation illustré ci-dessus permet de déterminer le nombrede fractions de tours effectuées par le codeur à l'aide de l'ensemble capteur primaire, avec une résolution d'une demi période à l'aide de capteurs passifs utilisant peu ou pas d'énergie électrique.

En cas de coupure d'alimentation principale, l'interface 44, l'alimentation temporaire 45 et l'unité de traitement 22 ne sont plus alimenté. L'alimentation temporaire 45 maintient une alimentation suffisante des éléments de filtrage 41 et de traitement 42 et du compteur 43 pour leur fonctionnement. Un ensemble capteur auxiliaire est ainsi maintenu actif et continue de détecter la position du codeur à une fraction de tour près. L'ensemble capteur auxiliaire, avec des éléments électroniques de faible consommation et des capteurs passifs peu ou pas consommateur possède une autonomie importante.

L'unité de traitement 22 reste inactive en cas de coupure d'alimentation. A la remise sous tension, les moyens d'alimentation temporaire 45 sont remis en charge, l'interface 44 et l'unité de traitement 22 sont remis sous tension. La position absolue fournie par l'interpolateur de l'unité de traitement 22 peut être ajoutée à la position déterminée par le compteur électronique 43 qui est resté actif pendant la coupure d'alimentation principale, ce qui permet de connaître à nouveau la position absolue de codeur avec une grande précision par rapport à une position initiale de référence.

Les systèmes de mesure illustrés sur les figures 2 à 7 peuvent être associés à un palier à roulement, comme illustré par la figure 1, mais peuvent également être envisagés indépendamment d'un palier à roulement.

Le codeur sera avantageusement une bague d'impulsion magnétique multipolaire, réalisée à partir d'aimants ou encore de plastoferrite ou d'élastoferrite magnétisé et utilisé avec par exemple avec des capteurs inductifs, ou une roue dentée, utilisée par exemple avec des capteurs à effet Hall.

Le nombre de période du capteur est choisi d'une part en fonction d'une précision des capteurs primaires et d'autre part en fonction d'une précision souhaitée. En effet, avec des capteurs de faible précision, et notamment dans le cas de capteurs passifs, il est préférables de prévoir des alternances de pôles avec un écartement suffisant pour qu'un changement de polarité modifie l'état du capteur. Par ailleurs, lorsque le nombre de périodes est augmenté, on peut augmenter la précision de la mesure de la position absolue du codeur à l'aide d'un ensemble capteur secondaire, notamment avec une ensemble capteur secondaire comprenant au moins deux capteurs décalés et un interpolateurs.

Grâce à l'invention, on dispose d'un système de mesure de rotation qui permet d'améliorer la précision de mesure obtenue, notamment avec l'utilisation d'un interpolateur, et de compenser des défauts du système de mesure et d'améliorer ainsi la précision des mesures. En outre, le système de mesure peut fournir des informations de rotation précises sur plusieurs tours, et le système est adapté pour rester partiellement actif en l'absence d'alimentation électrique extérieure, avec une autonomie importante, et en récupérant une information de position absolue précise à la reprise de l'alimentation électrique extérieure.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Système de mesure de rotation, comprenant un codeur magnétique annulaire 16 tournant portant une série d'éléments de codage (23) agencés circonférentiellement sur le codeur selon un motif périodique, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble capteur primaire (38) comportant au moins un capteur magnétique primaire (38) disposé en regard des éléments de codage pour la détection de la position angulaire du codeur avec une résolution angulaire discrète d'une fraction de tour égale ou inférieure à une période du codeur et un compteur électronique (43) du nombre de fractions de tour effectuées, et un ensemble capteur secondaire comprenant des capteurs magnétiques secondaires (24a à 24d, 25a à 25d) disposés en regard des éléments de codage pour déterminer une position absolue du codeur entre deux positions décalées d'au moins fraction de tour.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'alimentation principale (46, 47, 48) des ensembles capteur primaire et secondaire, et des moyens d'alimentation temporaire (45) de l'ensemble capteur primaire de façon que ledit ensemble capteur primaire est maintenu opérationnel en cas de défaut d'alimentation principale.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des moyens d'alimentation temporaire comprennent un condensateur à forte capacité, une batterie et/ou une pile.

4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le motif périodique est répété circonférentiellement au moins deux fois sur le codeur.

5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'ensemble capteur secondaire comprend au moins deux capteurs (24a, 25a) décalés angulairement d'un 30 nombre non entier de périodes et un interpolateur (34) apte à déterminer une position absolue du codeur par comparaison des signaux des deux capteurs.

6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'ensemble capteur secondaire comprend au moins un premier groupe de capteurs (24a, 24b, 24c, 24d) et un second groupe de capteurs (25a, 25b, 25c, 25d), les capteurs d'un groupe étant situés en regard des éléments de codage en étant décalés angulairement les uns relativement aux autres d'un nombre entier de périodes, les capteurs d'un groupe étant décalés angulairement d'un nombre de périodes non entier relativement aux capteurs de l'autre groupe.

7. Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un second groupe décalé du premier groupe d'un quart de période.

8. Système selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour additionner les signaux de mesure provenant des capteurs (24a, 24b, 24c, 24d) d'un groupe en un unique signal résultant.

9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'ensemble capteur primaire 20 comprend un capteur passif, de préférence au moins deux capteurs passifs.

10. Système selon l'une la revendication 9, caractérisé par le fait que l'ensemble capteur primaire comprend un interrupteur à lame souple et/ou un capteur du type à fil de Wiegand (38).

11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la résolution de l'ensemble capteur primaire est au plus égale à un quart de période.

12. Roulement instrumenté comprenant une bague extérieure, une bague intérieure et au moins une rangée d'éléments roulants, 30 caractérisé par le fait qu'il comporte un système de mesure de rotation suivant l'une quelconque des revendications précédentes.