WO2004113844A2 - Capteur magnetique de position a fuites magnetiques controlees - Google Patents

Capteur magnetique de position a fuites magnetiques controlees Download PDF

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WO2004113844A2
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magnetic sensor
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Olivier Andrieu
Laurent Dufour
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Electricfil Automotive
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/70—Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
    • G01D2205/77—Specific profiles

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of non-contact magnetic sensors adapted to identify the position of a mobile moving along an axis of movement, preferably linear.
  • the object of the invention finds a particularly advantageous application, but not exclusively in the field of motor vehicles, with a view to equipping various members with a particularly linear displacement, the position of which must be known and forming, for example, a box. automatic gears, suspension, piloted clutch, power steering, attitude adjustment system, etc.
  • US Pat. No. 4,810,965 describes a magnetic sensor comprising a closed magnetic circuit comprising a U-shaped pole piece provided, between its two free ends, with a magnet creating a magnetic induction in a direction perpendicular to the surface of the pole piece.
  • a mobile measuring cell is mounted between the branches of the pole piece to measure the value of the magnetic induction in relation to the surface of the pole piece.
  • Such a cell thus measures the intensity of the magnetic leakage induction appearing between the two branches of the pole piece, the intensity of this magnetic leakage induction varying on the surface of the pole piece along the axis of translation of the measuring cell.
  • Such a sensor also includes means for processing the output signal delivered by the measurement cell in order to determine the linear position of the mobile along the axis of translation.
  • the sensor described by this patent requires the production of a closed magnetic circuit, which constitutes a manufacturing constraint increasing its cost. Furthermore, the guiding of the measuring cell must be relatively precise since the cell moves between two pole surfaces. In addition, the mobility of the measurement cell poses problems in particular of electrical connection to the processing electronics. It is also known, from document DE 3 803 293, a position sensor measuring the magnetic flux of a mobile magnet, at a given position located between two measurement cells. The major drawback of such a sensor relates to the fact that it can only measure a limited travel of the mobile, taking into account the large magnetic leaks and the low value of the magnetic flux picked up by the measuring cells.
  • the object of the present invention therefore aims to remedy the drawbacks stated above by proposing a non-contact magnetic sensor suitable for determining the positions of a mobile having a large linear displacement travel, the sensor being of simple, economical design and able to operate with a large air gap.
  • the magnetic sensor includes:
  • At least one first measuring cell mounted fixed in the magnetic circuit and capable of measuring the value of the magnetic flux in relation to the axis of movement
  • the magnetic circuit also comprises at least one pole piece associated with the means for creating a magnetic flux oriented at least perpendicular to the surface of the pole piece, from the pole piece there appears a magnetic leakage flux whose intensity varies on the surface of the pole piece along the axis of movement,
  • the measurement cell is mounted near an end point of displacement so as to measure the magnetic flux delivered by the creation means minus the magnetic leakage flux.
  • the magnetic sensor comprises a second measurement cell fixedly mounted in the magnetic circuit to proximity of the other extreme point of displacement so as to measure the magnetic flux delivered by the creation means minus the leakage magnetic flux.
  • the means for creating the magnetic flux are mounted displaceable in translation.
  • the processing means calculate, for determining the position of the mobile, the difference between the output signals delivered by the first and the second measurement cells.
  • the processing means calculate, for determining the position of the mobile, the difference between the output signals delivered by the first and the second measurement cells, divided by the sum of the output signals delivered by the first and the second measurement cell.
  • the processing means comprise means for analyzing each output signal independently or in combination in order to establish a diagnosis on the operating state of each measurement cell.
  • the means for creating the magnetic flux consist of an annular element magnetized radially whose axis is parallel to the axis of translation.
  • the means for creating the magnetic flux consist of a series of at least four magnets whose magnetization directions are offset two by two by 90 °.
  • the open magnetic circuit comprises a second pole piece arranged opposite the first pole piece, delimiting with the latter an air gap.
  • the second pole piece is provided with means for creating the magnetic flux.
  • this second pole piece is formed by a tubular element equipped with the radially magnetized annular element.
  • one or the other of the pole pieces has a plane profile adapted to improve the linearity of the output signal delivered by the measurement cells.
  • Figure 1 is a schematic view showing the principle of a sensor according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic perspective view showing a preferred embodiment of the sensor according to the invention.
  • Figures 3 and 4 are perspective views showing various embodiments of the means for creating a magnetic flux.
  • Figures 5 and 6 illustrate two alternative embodiments of the profile of pole pieces that can be implemented by a sensor according to the invention.
  • Figures 7 and 8 are perspective views of two alternative embodiments of the sensor according to the invention.
  • the object of the invention relates to a magnetic sensor 1 adapted to determine the position of a mobile 2 in the general sense moving along an axis of displacement T which in the example illustrated is an axis of translation.
  • the mobile 2 is constituted by any type of member having, in the example illustrated, a linear stroke forming part, preferably, but not exclusively, of a device equipping a motor vehicle.
  • the mobile 2 is considered to have a linear travel, but it is clear that the object of the invention can be applied to a mobile 2 having a different travel travel, for example circular travel.
  • the mobile 2 evolves along the axis of displacement T between two extreme points denoted Pi and P 2 in the example illustrated in FIG. 1.
  • the sensor 1 comprises a fixed magnetic circuit 3 comprising means 4 for creating a magnetic flux in a direction fi perpendicular to the axis of translation T.
  • the magnetic circuit 3 also comprises at least a first pole piece 5 having a surface 6 extending substantially perpendicular to the direction fi of the magnetic flux and parallel to the axis of translation T.
  • the magnetic flux leaves the pole piece 5 in a direction perpendicular to the surface 6.
  • the means 4 for creating the magnetic flux are mounted to be displaceable by the mobile 2 by delimiting with the first pole piece 5 an air gap 8.
  • the means for creating the magnetic flux 4 are constituted by a magnet making part or reported in any suitable manner on the mobile 2 whose position is to be determined along the axis of movement T.
  • the magnet 4 thus delivers a magnetic flux oriented perpendicular to the surface 6 of the first pole piece 5.
  • the pole piece 5 has a length at least equal to the travel to be measured of the mobile 2 determined between the extreme points Pi and P 2 .
  • the first pole piece 5 is made of a material suitable for limiting the hysteresis effect and according to suitable dimensions so as not to reach its magnetic saturation value.
  • the sensor 1 comprises at least a first measurement cell 11 mounted in the magnetic circuit 3 and capable of measuring the value of the magnetic flux in relation to the first pole piece 5.
  • a measurement cell 11 as for example a hall effect cell is able to measure, at a fixed fixed position, the variations in the value of the magnetic flux circulating in the magnetic circuit.
  • the measuring cell 11 is mounted near an end point of displacement P 2 . More precisely, the measurement cell 11 is mounted outside the travel of the mobile 2 and near an extreme point of displacement.
  • the cell 11 measures the magnetic flux delivered by the magnet 4 minus the leakage magnetic flux of which certain field lines F have been shown in FIG. 1.
  • the cell 11 thus measures the residual magnetic flux at one end of displacement, this residual magnetic flux being equal to the total flux of the magnet 4 minus the magnetic flux of direct leakage between the magnetic circuit 3 and the magnet 4.
  • the output signal delivered by the cell 11 gives information on the position of the magnet 4, and consequently the mobile 2 along the axis of translation T.
  • the measurement is possible if the magnetic circuit and in particular the pole piece 5 is not saturated.
  • the output signal delivered by the measurement cell 11 is transmitted to means for processing the signal, not shown but known per se, used to determine the linear position of the mobile 2 along the axis of movement T.
  • the sensor 1 comprises a second measurement cell 13 fixedly mounted in the magnetic circuit 3 near the other extreme point, namely Pi in the example illustrated in FIG. 2.
  • This second measurement cell 13 is also able to measure the magnetic flux delivered by the magnet 4 minus the magnetic leakage flux.
  • the measurement cells 11, 13 are fixed to the pole piece 5 so that each measurement cell 11, 13 is crossed by the magnetic flux leaving the pole piece 5 in a perpendicular orientation on its surface 6.
  • the measurement cells 11, 13 can be placed near the extreme points Pi and P 2 without being in direct contact with the pole piece 5.
  • the production of a magnetic sensor 1 comprising two cells measurement 11, 13 makes it possible to obtain a differential measurement structure in order to improve the linearity of the output signal of the measurement cells.
  • the processing means calculate, to determine the position of the mobile, the difference between the output signals delivered the first 11 and second 13 measurement cells.
  • the processing means calculate, to determine the position of the mobile 2, the difference between the output signals delivered by the first 11 and the second 13 measurement cells, divided by the sum output signals from the first 11 and second 13 measurement cells.
  • Such processing makes it possible to obtain an output signal which is not very sensitive to the drifts of the signals delivered by the cells 11, 13 due for example to variations in air gap or in temperature.
  • the processing means comprise means for analyzing each output signal independently or in combination in order to establish a diagnosis on the operating state of each measurement cell 11, 13.
  • a defective state can be detected for a cell which delivers a signal which is not included in a range of predefined values.
  • a defective state is detected.
  • the signals delivered by the two cells are independent but symmetrical on either side of the position of the magnet 4, such a characteristic can be analyzed to detect the operating state of the cells 11, 13.
  • the means for creating a magnetic flux 4 are produced by means of a magnet whose direction of magnetization is perpendicular to the surface 6 of the first pole piece 5.
  • the means for creating the magnetic flux 4 by means of an annular element 14 magnetized radially whose axis A is parallel to the axis of displacement T.
  • the means 4 for creating the magnetic flux consist of a series of at least four magnets 15 whose magnetization directions are offset two by two by 90 °.
  • the pole piece 5 may have a plane profile adapted to improve the linearity of the output signal delivered by the measuring cells 11, 13.
  • the pole piece 5 may have a symmetrical surface constituted by two truncated cones mounted head to tail with their larger contiguous bases (Fig. 5) or with their smaller contiguous bases (Fig. 6).
  • Fig. 7 illustrates another variant embodiment of the sensor using a second pole piece 18 which may or may not be identical to the first pole piece 5 making it possible to limit magnetic leakage, that is to say making it possible to channel the magnetic flux in the magnetic circuit 3.
  • the second pole piece 18 has a flat surface arranged opposite the first pole piece 5, delimiting with the latter a gap 19 at one of its end.
  • the other end of this second pole piece 18 is equipped with the magnet 4 which also defines a reduced air gap 8 with the first pole piece 5.
  • Fig. 8 illustrates another embodiment of the second pole piece 18 produced by a tubular element on which is mounted the magnetic annular element radially 14 as illustrated in FIG. 3.
  • This second pole piece 18 also defines an air gap 19 with the first pole piece 5.

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Abstract

L'invention concerne un capteur magnétique pour déterminer la position d'un mobile (2) évoluant selon un axe de déplacement (T), le capteur comportant : - un circuit magnétique (3) ouvert en délimitant au moins un entrefer (8) et comportant des moyens (4) de création d'un flux magnétique, - au moins une première cellule de mesure (11) montée fixe dans le circuit magnétique (3) et apte à mesurer la valeur du flux magnétique, - des moyens de traitement du signal de sortie délivré par la cellule de mesure (11) pour déterminer la position linéaire du mobile le long de l'axe de déplacement. Selon l'invention : - le circuit magnétique (3) comporte également au moins une pièce polaire (5) associée aux moyens de création d'un flux magnétique, - la cellule de mesure (11) est montée à proximité d'un point extrême de déplacement de manière à mesurer le flux magnétique délivré par les moyens de création (4) diminué du flux magnétique de fuite.

Description

CAPTEUR MAGNETIQUE DE POSITION A FUITES MAGNETIQUES
CONTROLEES
La présente invention concerne le domaine technique des capteurs magnétiques sans contact adaptés pour repérer la position d'un mobile évoluant selon un axe de déplacement, de préférence linéaire.
L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse mais non exclusivement dans le domaine des véhicules automobiles en vue d'équiper différents organes à déplacement en particulier linéaire dont la position doit être connue et faisant partie, par exemple, d'une boîte de vitesses automatique, d'une suspension, d'un embrayage piloté, d'une direction assistée, d'un système de réglage d'assiette, etc.
Dans l'état de la technique, il existe de nombreux types de capteurs sans contact adaptés pour connaître la position linéaire d'un mobile se déplaçant en translation. Par exemple, le brevet US 4 810 965 décrit un capteur magnétique comportant un circuit magnétique fermé comportant une pièce polaire en forme de U pourvue, entre ses deux extrémités libres, d'un aimant créant une induction magnétique selon une direction perpendiculaire à la surface de la pièce polaire. Une cellule de mesure mobile est montée entre les branches de la pièce polaire pour mesurer la valeur de l'induction magnétique en relation de la surface de la pièce polaire. Une telle cellule mesure ainsi l'intensité de l'induction magnétique de fuite apparaissant entre les deux branches de la pièce polaire, l'intensité de cette induction magnétique de fuite variant à la surface de la pièce polaire selon l'axe de translation de la cellule de mesure. Un tel capteur comporte également des moyens de traitement du signal de sortie délivré par la cellule de mesure afin de déterminer la position linéaire du mobile le long de l'axe de translation.
Le capteur décrit par ce brevet nécessite la réalisation d'un circuit magnétique fermé, ce qui constitue une contrainte de fabrication augmentant son coût. Par ailleurs, le guidage de la cellule de mesure doit être relativement précis puisque la cellule évolue entre deux surfaces polaires. De plus, la mobilité de la cellule de mesure pose des problèmes notamment de raccordement électrique à l'électronique de traitement. Il est connu par ailleurs, par le document DE 3 803 293 un capteur de position mesurant le flux magnétique d'un aimant mobile , à une position donnée située entre deux cellules de mesure. L'inconvénient majeur d'un tel capteur concerne le fait qu'il ne peut mesurer qu'une course limitée du mobile, compte tenu des importantes fuites magnétiques et de la faible valeur du flux magnétique capté par les cellules de mesure.
L'objet de la présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un capteur magnétique sans contact adapté pour déterminer les positions d'un mobile possédant une grande course linéaire de déplacement, le capteur étant de conception simple, économique et pouvant fonctionner avec un large entrefer.
Pour atteindre un tel objectif, le capteur magnétique comporte :
- un circuit magnétique ouvert en délimitant au moins un entrefer et comportant des moyens de création d'un flux magnétique, montés déplaçables par le mobile en délimitant au moins un entrefer,
- au moins une première cellule de mesure montée fixe dans le circuit magnétique et apte à mesurer la valeur du flux magnétique en relation de l'axe de déplacement,
- des moyens de traitement du signal de sortie délivré par la cellule de mesure pour déterminer la position linéaire du mobile le long de l'axe de déplacement.
Selon l'invention :
- le circuit magnétique comporte également au moins une pièce polaire associée aux moyens de création d'un flux magnétique orienté au moins perpendiculairement à la surface de la pièce polaire, à partir de la pièce polaire apparaît un flux magnétique de fuite dont l'intensité varie à la surface de la pièce polaire selon l'axe de déplacement,
- la cellule de mesure est montée à proximité d'un point extrême de déplacement de manière à mesurer le flux magnétique délivré par les moyens de création diminué du flux magnétique de fuite.
Selon une variante préférée de réalisation, le capteur magnétique comporte une deuxième cellule de mesure montée de manière fixe dans le circuit magnétique à proximité de l'autre point extrême de déplacement de manière à mesurer le flux magnétique délivré par les moyens de création diminué du flux magnétique de fuite.
Avantageusement, les moyens de création du flux magnétique sont montés déplaçables en translation. Selon un premier exemple de réalisation, les moyens de traitement calculent, pour déterminer la position du mobile, la différence entre les signaux de sortie délivrés par la première et la deuxième cellules de mesure.
Selon un deuxième exemple de réalisation, les moyens de traitement calculent, pour déterminer la position du mobile, la différence entre les signaux de sortie délivrés par la première et la deuxième cellules de mesure, divisée par la somme des signaux de sortie délivrés par la première et la deuxième cellules de mesure.
Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, les moyens de traitement comportent des moyens pour analyser chaque signal de sortie de façon indépendante ou combinée en vue d'établir un diagnostic sur l'état de fonctionnement de chaque cellule de mesure.
Avantageusement, les moyens de création du flux magnétique sont constitués par un élément annulaire aimanté radialement dont l'axe est parallèle à l'axe de translation.
Selon une autre forme de réalisation, les moyens de création du flux magnétique sont constitués par une série d'au moins quatre aimants dont les directions d'aimantation sont décalées deux à deux de 90°.
Selon certaines applications, le circuit magnétique ouvert comporte une deuxième pièce polaire disposée en regard de la première pièce polaire en délimitant avec cette dernière un entrefer. Selon cette variante de réalisation la deuxième pièce polaire est pourvue des moyens de création du flux magnétique.
Par exemple, cette deuxième pièce polaire est formée par un élément tubulaire équipé de l'élément annulaire aimanté radialement.
Avantageusement, l'une ou l'autre des pièces polaires possède un profil plan adapté pour améliorer la linéarité du signal de sortie délivré par les cellules de mesure. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La Figure 1 est une vue schématique montrant le principe d'un capteur conforme à l'invention.
La Figure 2 est une vue schématique en perspective montrant une variante préférée de réalisation du capteur conforme à l'invention.
Les Figures 3 et 4 sont des vues en perspective montrant diverses formes de réalisation des moyens de création d'un flux magnétique. Les Figures 5 et 6 illustrent deux variantes de réalisation de profil de pièces polaires pouvant être mises en œuvre par un capteur conforme à l'invention.
Les Figures 7 et 8 sont des vues en perspective de deux variantes de réalisation du capteur conforme à l'invention.
Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 1 et 2, l'objet de l'invention concerne un capteur magnétique 1 adapté pour déterminer la position d'un mobile 2 au sens général se déplaçant selon un axe de déplacement T qui dans l'exemple illustré est un axe de translation. Le mobile 2 est constitué par tout type d'organes ayant dans l'exemple illustré une course linéaire faisant partie, de préférence, mais non exclusivement, d'un dispositif équipant un véhicule automobile. Dans la suite de la description, le mobile 2 est considéré comme ayant une course linéaire mais il est clair que l'objet de l'invention peut s'appliquer pour un mobile 2 ayant une course de déplacement différente par exemple circulaire. D'une manière générale, le mobile 2 évolue selon l'axe de déplacement T entre deux points extrêmes notés Pi et P2 dans l'exemple illustré à la Fig. 1. Le capteur 1 comprend un circuit magnétique fixe 3 comportant des moyens 4 de création d'un flux magnétique selon une direction fi perpendiculaire à l'axe de translation T. Le circuit magnétique 3 comporte également au moins une première pièce polaire 5 présentant une surface 6 s 'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction fi du flux magnétique et parallèlement à l'axe de translation T. Le flux magnétique sort de la pièce polaire 5 selon une direction perpendiculaire à la surface 6. Conformément à l'invention, les moyens 4 de création du flux magnétique sont montés déplaçables par le mobile 2 en délimitant avec la première pièce polaire 5 un entrefer 8. De préférence, les moyens de création du flux magnétique 4 sont constitués par un aimant faisant partie ou rapporté de toute manière appropriée sur le mobile 2 dont la position est à déterminer selon l'axe de déplacement T. L'aimant 4 délivre ainsi un flux magnétique orienté perpendiculairement à la surface 6 de la première pièce polaire 5. Il est à noter que la pièce polaire 5 présente une longueur au moins égale à la course à mesurer du mobile 2 déterminée entre les points extrêmes Pi et P2. Par ailleurs, comme cela ressortira de la description qui suit, la première pièce polaire 5 est réalisée dans un matériau adapté pour limiter l'effet d'hystérésis et selon des dimensions appropriées pour ne pas atteindre sa valeur de saturation magnétique.
Selon une caractéristique de l'invention, le capteur 1 comporte au moins une première cellule de mesure 11 montée dans le circuit magnétique 3 et apte à mesurer la valeur du flux magnétique en relation de la première pièce polaire 5. Une telle cellule de mesure 11 comme par exemple une cellule à effet hall est apte à mesurer, à une position déterminée fixe, les variations de la valeur du flux magnétique circulant dans le circuit magnétique. Dans l'exemple illustré à la Fig. 1, la cellule de mesure 11 est montée à proximité d'un point extrême de déplacement P2. Plus précisément la cellule de mesure 11 est montée en dehors de la course du mobile 2 et à proximité d'un point extrême de déplacement.
Il doit être compris que la cellule 11 mesure le flux magnétique délivré par l'aimant 4 diminué du flux magnétique de fuite dont certaines lignes de champ F ont été représentées à la Fig. 1. La cellule 11 mesure ainsi le flux magnétique résiduel à une extrémité de déplacement, ce flux magnétique résiduel étant égal au flux total de l'aimant 4 diminué du flux magnétique de fuite direct entre le circuit magnétique 3 et l'aimant 4. Dans la mesure où le flux de fuite dépend de façon monotone de la position relative entre l'aimant 4 et la cellule 11, le signal de sortie délivré par la cellule 11 donne une information de la position de l'aimant 4, et par suite du mobile 2 selon l'axe de translation T. Bien entendu, la mesure est possible si le circuit magnétique et en particulier la pièce polaire 5 n'est pas saturée. Le signal de sortie délivré par la cellule de mesure 11 est transmis à des moyens de traitement du signal, non représentés mais connus en soi, permettant de déterminer la position linéaire du mobile 2 le long de l'axe de déplacement T.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, le capteur 1 comporte une deuxième cellule de mesure 13 montée de manière fixe dans le circuit magnétique 3 à proximité de l'autre point extrême, à savoir Pi dans l'exemple illustré à la Fig. 2. Comme expliqué ci-dessus, les cellules 11 et 13 sont placées en dehors de la course délimitée entre les points Pi et P2. Cette deuxième cellule de mesure 13 est apte également à mesurer le flux magnétique délivré par l'aimant 4 diminué du flux magnétique de fuite. Il est à noter que dans les exemples illustrés, les cellules de mesure 11, 13 sont fixées sur la pièce polaire 5 de sorte que chaque cellule de mesure 11, 13 est traversée par le flux magnétique sortant de la pièce polaire 5 selon une orientation perpendiculaire à sa surface 6. Bien entendu, les cellules de mesure 11, 13 peuvent être placés à proximité des points extrêmes Pi et P2 sans être en contact direct avec la pièce polaire 5. La réalisation d'un capteur magnétique 1 comportant deux cellules de mesure 11, 13 permet d'obtenir une structure différentielle de mesure en vue d'améliorer la linéarité du signal de sortie des cellules de mesure.
Selon une première variante de réalisation, il peut être envisagé que les moyens de traitement calculent, pour déterminer la position du mobile, la différence entre les signaux de sortie délivrés la première 11 et deuxième 13 cellules de mesure.
Selon une autre caractéristique de réalisation, il peut être envisagé que les moyens de traitement calculent, pour déterminer la position du mobile 2, la différence entre les signaux de sortie délivrés par la première 11 et la deuxième 13 cellules de mesure, divisée par la somme des signaux de sortie délivrés par la première 11 et la deuxième 13 cellules de mesure. Un tel traitement permet d'obtenir un signal de sortie qui est peu sensible aux dérives des signaux délivrés par les cellules 11, 13 dues par exemple à des variations d'entrefer ou de température.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de traitement comportent des moyens pour analyser chaque signal de sortie de façon indépendante ou combinée en vue d'établir un diagnostic sur l'état de fonctionnement de chaque cellule de mesure 11, 13. Ainsi, par exemple il peut être détecté un état défectueux pour une cellule qui délivre un signal qui ne se trouve pas compris dans une plage de valeurs prédéfinies. De même, si la somme des signaux délivrés par les cellules est en dehors d'un intervalle déterminé, un état défectueux est détecté. Dans le même sens, dans la mesure où les signaux délivrés par les deux cellules sont indépendants mais symétriques de part et d'autre de la position de l'aimant 4, une telle caractéristique peut être analysée pour détecter l'état de fonctionnement des cellules de mesure 11, 13.
Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, les moyens de création d'un flux magnétique 4 sont réalisés par l'intermédiaire d'un aimant dont la direction d'aimantation est perpendiculaire à la surface 6 de la première pièce polaire 5. Dans le cas où le mobile 2 subit également une rotation selon l'axe T, il peut être envisagé de réaliser, comme illustré à la Fig. 3, les moyens de création du flux magnétique 4 par l'intermédiaire d'un élément annulaire 14 aimanté radialement dont l'axe A est parallèle à l'axe de déplacement T. Dans l'exemple illustré à la Fig. 4, Les moyens 4 de création du flux magnétique sont constitués par une série d'au moins quatre aimants 15 dont les directions d'aimantation sont décalées deux à deux de 90°.
Selon une caractéristique avantageuse illustrée plus précisément aux Fig. 5 et 6, la pièce polaire 5 peut posséder un profil plan adapté pour améliorer la linéarité du signal de sortie délivré par les cellules de mesure 11, 13. Par exemple, la pièce polaire 5 peut présenter une surface symétrique constituée par deux troncs de cône montés tête bêche avec leurs plus grandes bases jointives (Fig. 5) ou avec leurs petites bases jointives (Fig. 6).
La Fig. 7 illustre une autre variante de réalisation du capteur mettant en œuvre une deuxième pièce polaire 18 identique ou non à la première pièce polaire 5 permettant de limiter les fuites magnétiques, c'est-à-dire permettant de canaliser le flux magnétique dans le circuit magnétique 3. Dans l'exemple illustré à la Fig. 7, la deuxième pièce polaire 18 comporte une surface plane disposée en regard de la première pièce polaire 5 en délimitant avec cette dernière un entrefer 19 à l'une de son extrémité. L'autre extrémité de cette deuxième pièce polaire 18 est équipée de l'aimant 4 qui délimite également un entrefer réduit 8 avec la première pièce polaire 5.
La Fig. 8 illustre une autre forme de réalisation de la deuxième pièce polaire 18 réalisée par un élément tubulaire sur lequel est monté l'élément annulaire aimanté radialement 14 tel qu'illustré à la Fig. 3. Cette deuxième pièce polaire 18 délimite également un entrefer 19 avec la première pièce polaire 5.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Capteur magnétique pour déterminer la position d'un mobile (2) évoluant selon un axe de déplacement (T) le capteur comportant :
- un circuit magnétique (3) ouvert en délimitant au moins un entrefer (8) et comportant des moyens (4) de création d'un flux magnétique, montés déplaçables par le mobile (2) en délimitant au moins un entrefer (8),
- au moins une première cellule de mesure (11) montée fixe dans le circuit magnétique (3) et apte à mesurer la valeur du flux magnétique en relation de l'axe de déplacement, - des moyens de traitement du signal de sortie délivré par la cellule de mesure (11) pour déterminer la position linéaire du mobile le long de l'axe de déplacement, caractérisé en ce que :
- le circuit magnétique (3) comporte également au moins une pièce polaire (5) associée aux moyens de création d'un flux magnétique orienté au moins perpendiculairement à la surface (6) de la pièce polaire, à partir de la pièce polaire apparaît un flux magnétique de fuite dont l'intensité varie à la surface de la pièce polaire selon l'axe de déplacement (T),
- la cellule de mesure (11) est montée à proximité d'un point extrême de déplacement de manière à mesurer le flux magnétique délivré par les moyens de création (4) diminué du flux magnétique de fuite.
2 - Capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième cellule de mesure (13) montée de manière fixe dans le circuit magnétique (3) à proximité de l'autre point extrême de déplacement de manière à mesurer le flux magnétique délivré par les moyens de création (4) diminué du flux magnétique de fuite.
3 - Capteur magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de création d'un flux magnétique (4) sont montés déplaçables en translation.
4 - Capteur magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de traitement calculent, pour déterminer la position du mobile (2), la différence entre les signaux de sortie délivrés par la première (11) et la deuxième (13) cellules de mesure. 5 - Capteur magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de traitement calculent, pour déterminer la position du mobile (2), la différence entre les signaux de sortie délivrés par la première (11) et la deuxième (13) cellules de mesure, divisée par la somme des signaux de sortie délivrés par la première et la deuxième cellules de mesure.
6 - Capteur magnétique selon la revendication 1, 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de traitement comportent des moyens pour analyser chaque signal de sortie de façon indépendante ou combinée en vue d'établir un diagnostic sur l'état de fonctionnement de chaque cellule de mesure (11, 13). 7 - Capteur magnétique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de création d'un flux magnétique (4) sont constitués par un élément annulaire (14) aimanté radialement dont l'axe est parallèle à l'axe de déplacement en translation.
8 - Capteur magnétique selon l'une des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que les moyens de création d'un flux magnétique sont constitués par une série d'au moins quatre aimants (15) dont les directions d'aimantation sont décalées deux à deux de 90°.
9 - Capteur magnétique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit magnétique ouvert (3) comporte une deuxième pièce polaire (18) disposée en regard de la première pièce polaire (5) en délimitant avec cette dernière un entrefer (19).
10 - Capteur magnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la deuxième pièce polaire (18) est pourvue des moyens de création du flux magnétique (4). 11 - Capteur magnétique selon les revendications 5 et 9, caractérisé en ce que la deuxième pièce polaire (18) est formée par un élément tabulaire équipé de l'élément annulaire aimanté radialement (14).
12 - Capteur magnétique selon la revendication 1 ou 8, caractérisé en ce que l'une ou l'autre des pièces polaires (5, 18) possède un profil plan adapté pour améliorer la linéarité du signal de sortie délivré par les cellules de mesure (11, 13).
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