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WO2010018336A2 - Codeur multipolaire pour capteurs de position, et dispositif de detection comprenant un tel codeur associe a au moins un capteur de position - Google Patents

Codeur multipolaire pour capteurs de position, et dispositif de detection comprenant un tel codeur associe a au moins un capteur de position Download PDF

Info

Publication number
WO2010018336A2
WO2010018336A2 PCT/FR2009/051523 FR2009051523W WO2010018336A2 WO 2010018336 A2 WO2010018336 A2 WO 2010018336A2 FR 2009051523 W FR2009051523 W FR 2009051523W WO 2010018336 A2 WO2010018336 A2 WO 2010018336A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
poles
encoder
angular width
singular
marking
Prior art date
Application number
PCT/FR2009/051523
Other languages
English (en)
Other versions
WO2010018336A3 (fr
Inventor
Jérôme Corona
Original Assignee
Electricfil Automotive
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricfil Automotive filed Critical Electricfil Automotive
Priority to US13/057,163 priority Critical patent/US20130187640A1/en
Priority to EP09740407A priority patent/EP2313746A2/fr
Priority to BRPI0917972A priority patent/BRPI0917972A2/pt
Publication of WO2010018336A2 publication Critical patent/WO2010018336A2/fr
Publication of WO2010018336A3 publication Critical patent/WO2010018336A3/fr

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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
    • G01D5/244—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G—PHYSICS
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    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors

Definitions

  • Multipolar encoder for position sensors and detection device comprising such an encoder associated with at least one position sensor
  • the present invention relates to the technical field of the detection of movements and positions of elements within mechanical systems. It particularly relates to the field of magnetic detection devices comprising an encoder element moving in proximity to a sensor cell or sensor and adapted to detect the position and / or speed of a moving target in the general sense.
  • the object of the invention relates more particularly to the production of a magnetic encoder equipped with a series of north poles and of south poles mounted alternately to serve as a magnetized target for a GMR type detection cell (Giant Magneto- Resistance) differential.
  • the object of the invention finds a particularly advantageous application in the automotive field where this sensor can be used, for example, in the context of injection functions.
  • a sensor capable of providing information corresponding to the position of the moving target.
  • a sensor cooperates traditionally with a moving target made for example of a soft magnetic material and having at least one, and generally, a series of teeth separated by recesses.
  • a sensor also comprises a permanent magnet defining an air gap with the moving target.
  • a sensor sensitive to the direction and the intensity of a magnetic induction. The displacement of the moving target causes, for each passage of a tooth in front of the probe, a variation of the magnetic induction crossing the probe which thus delivers an electrical signal as a function of the direction and amplitude of the magnetic induction.
  • This sensitive probe is associated in particular with a hysteresis level comparator whose output takes a first logic state when the electrical signal delivered by the probe is greater than a predetermined threshold and a second logic state when the electrical signal is below a predetermined threshold.
  • the disadvantage of such a sensor is its sensitivity to the variation of the parameters such as the temperature and the gap between the target and the sensor.
  • a position or speed sensor device comprising a magnetic encoder passing in front of a detection cell.
  • Such an encoder is constituted by a multipole magnetic ring provided on its circumference with north poles and alternating south poles.
  • the disadvantage of such a sensor is its high sensitivity to the variation of the gap between the measuring cell and the encoder.
  • Magnetic encoders including a so-called singular peripheral magnetization or marking zone are also known. This singular zone traditionally consists of a magnetic pole of greater angular width than the other poles of the encoder.
  • This larger magnetization pole provides a variation in the period and amplitude of the output signal of the detection cell serving as a switching or reference signal to determine the rotational position of the element on which the encoder is fixed.
  • Such encoders have the same disadvantage of sensitivity to the gap variation as the aforementioned encoders, and a high sensitivity to noise generated by the mechanical system in which the encoder and the position sensor are integrated.
  • EP 0 611 952 A1 Another solution has been proposed in EP 0 611 952 A1 and which consists in providing a magnetic encoder comprising a singular zone comprising two north and south poles respectively strongly magnetized and separated from each other by an area with little or no magnetism.
  • an encoder always provides an output signal whose switching area is extended, which therefore alters the accuracy of the detection device.
  • an encoder comprising a zone with little or no magnetism in the marking zone tends to provide an imbalance between the two magnetic poles of the marking zone and the poles outside this zone, which prevents stability of the electrical front in the middle. of the zone and a stability of the periods on the range of gap.
  • the object of the invention is therefore to overcome the drawbacks of the state of the art by proposing an encoder for position and / or velocity sensor, being insensitive to the variation of gap while being able to provide a useful signal with good measurement accuracy.
  • the present invention first proposes a coder for a position sensor, of the type comprising a multipolar magnetic ring provided, on its circumference, poles with polarities of opposite signs, arranged alternately and being intended for scroll past a measuring cell delivering a differential periodic signal corresponding to the change in the intensity of the magnetic field delivered by the poles.
  • This encoder comprises, in known manner, at least one marking zone having an angular width greater than the angular width of each of the alternating poles situated outside this zone on the circumference of the ring.
  • the marking zone of the encoder of the invention comprises two contiguous singular poles having polarities of opposite signs arranged in the continuity of alternating poles of the ring and whose angular width is greater than that of the poles located out of the marking zone, the magnetization within the singular poles gradually evolving continuously between the two ends of the marking zone.
  • the junction between the two singular poles is located in the middle of the angular width covered by the marking zone.
  • the gradual magnetization of the singular poles follows an increasing or decreasing variation, which can be at substantially linear choice or follow a curve.
  • the magnetic poles situated on either side of the marking zone also advantageously have a variable angular width which is smaller than that of the singular poles in the marking zone. More particularly, the angular width of the marking zone is between 15 and 20 ° and the angular width of the magnetized poles outside the marking zone is between 2 and 8 °.
  • the present invention also provides in accordance with a second object thereof, a device for detecting the position of a movable member or member, in particular in a rotational movement, characterized in that it comprises at least one encoder such as as defined above, integral with said movable member and at least one measuring cell delivering a periodic differential electric signal corresponding to the change in the intensity of the magnetic field generated by the poles of said encoder.
  • the measuring cell of the detection device of the invention is chosen to be a GMR type cell (Giant Magneto Resistance).
  • the invention also relates to a method for detecting the position of a moving member driven by a rotational movement, wherein said mobile is equipped with an encoder as previously described and the variation of magnetic field generated by the poles of said encoder via a measuring cell delivering a signal differential current whose intensity varies in accordance with the variation of the magnetic field generated by the poles of the encoder according to the movement and the position of the moving body, the measuring cell being advantageously a GMR (Giant Magneto Resistance) type cell.
  • GMR Gate Magneto Resistance
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an exemplary embodiment of a position detection device according to the invention.
  • FIG. 2 is a view, taken in a plane, of an exemplary embodiment of an encoder according to the invention.
  • - Fig. 3 illustrates the evolution of the differential magnetic signal obtained during the running of an encoder according to the invention in front of a GMR detection cell as well as the digital signal obtained from the differential output electrical signal of the cell.
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment of a position detection device 1 comprising a magnetic encoder 2 mounted for scrolling in front of at least one sensor or magnetic position sensor 3.
  • the encoder 2 is constituted in the form of a multipolar magnetic ring , driven in rotation about its center, along an axis A and provided, on its circumference, with north poles N and south poles S alternating, having a preferably radial magnetization.
  • the encoder 2 consists of a ring forming a support on which is adhered a ring, made of elastomer, charged with magnetized particles to form North N and South S poles.
  • the measuring cell 3 delivers a periodic differential magnetic signal Sb corresponding to the evolution of the intensity of the magnetic field delivered by the poles passing in front of it.
  • this detection cell 3 is a differential GMR cell (a giant magnetoresistive giant cell).
  • the measuring cell 3 is connected to processing means, not shown but known per se, for obtaining a digital output signal Sd, which in this case is a square signal.
  • the encoder 1 comprises a series of south poles S and north poles N, arranged to present a regular pitch spacing between two adjacent poles.
  • the angular width I of each so-called regular pole is 3 °.
  • the encoder 1 also comprises at least one singular or marking zone Pi having, between two adjacent regular poles Pa, a different spacing from the regular spacing pitch between the south poles S and north N outside this pole.
  • the marking area Pi has an angular width Li of at least 18 ° and comprises, in accordance with the invention, a singular pole north Ni and a singular pole south Si adjacent one of the other and arranged in the continuity of alternating poles on the periphery of the coder I.
  • the singular pole Ni North is interposed between the adjacent regular pole Pa south and the south singular pole Si which is adjacent to the regular pole North Pa. The singular poles Ni and Si are therefore joined.
  • Each of the singular poles Ni, Si present in comparison with the other regular poles North N and south S of the encoder a much greater angular width, and preferably as shown, an angular width Ii approximately three times greater than that of the north and south poles regular N , S, that is to say a width Ii substantially equal to 9 °.
  • the angular width Li of the marking zone Pi is between 15 and 20 ° and the angular width I of the regular magnetized poles outside the marking zone is between 2 and 8 °.
  • the angular width Li of the marking area Pi is between 15 and 40 ° and the angular width I of the regular magnetized poles outside the marking zone is between 2 and 15. °.
  • the marking area Pi of the encoder of the invention makes it possible to obtain a differential magnetic signal Sbi in this zone, which, unlike the signals traditionally obtained with the coders of the prior art, has a significant slope which passes through 0 in a single point, exactly at the junction between the two poles Ni and Si of the marking area Pi.
  • each pole Ni, Si of the marking area Pi has an identical angular width Ii substantially equal to 9 °.
  • measurements of corrections of the angular width of the north poles N and south S adajcents of the Pi marking area are implemented.
  • the poles Ni, Si of the marking zone Pi have, according to the invention, a gradual magnetization between the ends of the marking zone Pi, such that the magnetic signal Gross, obtained by the passage of the poles Ni, Si in front of the measuring cell 3, varies symmetrically. In other words, the magnetization of the singular poles Ni, Si decreases or increases constantly from one end to the other of the marking area Pi.
  • This gradual magnetization of the poles in the marking zone Pi is decreasing from the north pole Ni towards the south pole Si, or of course increasing from the south pole Si to the north pole Ni.
  • the decay or growth of magnetization can follow any evolution, although a linear variation or a curve is nevertheless preferred.

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Codeur pour capteur de position, du type comportant un anneau magnétique multipolaire (2) pourvu, sur sa circonférence, de pôles avec des polarités de signes opposés, le codeur comportant au moins une zone de marquage (Pi) présentant une largeur angulaire (Li) supérieure à la largeur angulaire de chacun des pôles alternés situés hors de cette zone sur la circonférence de l'anneau, caractérisé en ce que ladite zone de marquage (Pi) comporte deux pôles singuliers (Ni, Si) jointifs présentant des polarités de signes opposés disposés dans la continuité d'alternance de pôles de l'anneau (2) et dont la largeur angulaire est supérieure à celle des pôles situés hors de la zone de marquage, l'aimantation au sein des pôles singuliers évoluant graduellement de façon continue entre les deux d'extrémités de la zone de marquage.

Description

Codeur multipolaire pour capteurs de position, et dispositif de détection comprenant un tel codeur associé à au moins un capteur de position
La présente invention concerne le domaine technique de la détection de mouvements et de positions d'éléments au sein de systèmes mécaniques. Elle concerne notamment le domaine des dispositifs de détection magnétiques comportant un élément codeur se déplaçant à proximité d'une cellule ou capteur de détection et adapté pour permettre de détecter la position et/ou la vitesse d'une cible mobile au sens général. L'objet de l'invention concerne plus particulièrement la réalisation d'un codeur magnétique équipé d'une série de pôles nord et de pôles sud montés de manière alternée pour servir de cible aimantée à une cellule de détection de type GMR (Giant Magneto-Resistance) différentielle.
L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine automobile où ce capteur peut être utilisé, par exemple, dans le cadre des fonctions d'injection.
Dans l'état de la technique, il est connu différents types de capteurs aptes à fournir une information correspondant à la position de la cible mobile. Un tel capteur coopère traditionnellement avec une cible mobile réalisée par exemple en un matériau magnétique doux et présentant au moins une, et de manière, générale une série de dents séparées par des creux. Un tel capteur comporte également un aimant permanent définissant un entrefer avec la cible mobile. Dans l'entrefer est disposée une sonde sensible au sens et à l'intensité d'une induction magnétique. Le déplacement de la cible mobile provoque pour chaque passage d'une dent devant la sonde, une variation de l'induction magnétique traversant la sonde qui délivre ainsi un signal électrique en fonction du sens et de l'amplitude de l'induction magnétique. Cette sonde sensible est associée notamment à un comparateur de niveau à hystérésis dont la sortie prend un premier état logique quand le signal électrique délivré par la sonde est supérieur à un seuil prédéterminé et un deuxième état logique lorsque le signal électrique est inférieur à un seuil prédéterminé. L'inconvénient d'un tel capteur est sa sensibilité à la variation des paramètres tels que la température et l'entrefer entre la cible et le capteur.
Dans l'état de la technique, il est également connu d'utiliser un dispositif capteur de position ou de vitesse comportant un codeur magnétique défilant devant une cellule de détection. Un tel codeur est constitué par un anneau magnétique multipolaire pourvu sur sa circonférence de pôles nord et de pôles sud alternés. Cependant, l'inconvénient d'un tel capteur est sa grande sensibilité à la variation de l'entrefer entre la cellule de mesure et le codeur. On connaît également des codeurs magnétiques comportant une zone d'aimantation périphérique dite singulière ou de marquage. Cette zone singulière consiste traditionnellement en un pôle aimanté de largeur angulaire plus importante que les autres pôles du codeur. Ce pôle d'aimantation plus large procure une variation de période et d'amplitude du signal de sortie de la cellule de détection servant de signal de commutation ou de référence pour déterminer la position en rotation de l'élément sur lequel est fixé le codeur. De tels codeurs présentent cependant le même inconvénient de sensibilité à la variation d'entrefer que les codeurs précédemment évoqués, ainsi qu'une forte sensibilité aux bruits générés par le système mécanique au sein duquel le codeur et le capteur de position sont intégrés.
Afin de réduire ces problèmes, il a été proposé, notamment par la demanderesse dans ces demandes FR 2895075 Al et FR 2901019 Al, ou encore dans la demande US 5,523,679 d'aimanter le pôle formant la zone singulière du codeur de façon graduelle entre ses deux extrémités. Une telle aimantation graduelle permet en effet de réduire de manière importante les perturbations du signal de sortie de la cellule de détection du capteur liées aux bruits. Cependant, ces codeurs utilisent une cellule de mesure à effet Hall et ne mettent pas en œuvre des cellules GMR, ne permettant pas de respecter les périodes communes des standards actuels (6° / 18° / 6° dans et autour de la zone) dans le domaine de l'automobile. Par ailleurs, le poid de ce pôle même graduellement aimanté est toujours beaucoup plus fort que les pôles voisins, ce qui empêche une stabilité des périodes sur la plage d'entrefer.
Toujours dans ce but, une autre solution a été proposée dans le document EP O 611 952 Al et qui consiste à procurer un codeur magnétique comprenant une zone singulière comprenant deux pôles Nord et Sud respectivement fortement aimantés et séparés l'un de l'autre par une zone peu ou pas aimantée. Toutefois, un tel codeur procure toujours un signal de sortie dont la zone de commutation est étendue, ce qui altère donc la précision du dispositif de détection. De plus, un codeur comprenant une zone pas ou peu aimantée dans la zone de marquage tend à procurer un déséqulibre entre les deux pôles aimantés de la zone de marquage et les pôles extérieurs à cette zone, ce qui empêche une stabilité du front électrique au milieu de la zone et une stabilité des périodes sur la plage d'entrefer. L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un codeur pour capteur de position etyou de vitesse, étant peu sensible à la variation d'entrefer tout en étant apte à fournir un signal utile avec une bonne précision de mesure.
Pour résoudre ces différentes problématiques, la présente invention propose en premier lieu un codeur pour capteur de position, du type comportant un anneau magnétique multipolaire pourvu, sur sa circonférence, de pôles avec des polarités de signes opposés, disposés de manière alternée et étant destinés à défiler devant une cellule de mesure délivrant un signal périodique différentiel correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles. Ce codeur comporte de façon connue en soit au moins une zone de marquage présentant une largeur angulaire supérieure à la largeur angulaire de chacun des pôles alternés situés hors de cette zone sur la circonférence de l'anneau.
De façon caractéristique, la zone de marquage du codeur de l'invention comporte deux pôles singuliers jointifs présentant des polarités de signes opposés disposés dans la continuité d'alternance de pôles de l'anneau et dont la largeur angulaire est supérieure à celle des pôles situés hors de la zone de marquage, l'aimantation au sein des pôles singuliers évoluant graduellement de façon continue entre les deux extrémités de la zone de marquage.
Conformément à une première caractéristique préférée de l'invention, la jonction entre les deux pôles singuliers est située au milieu de la largeur angulaire couverte par la zone de marquage.
Par ailleurs, conformément à une autre caractéristique avantageuse du codeur de l'invention, l'aimantation graduelle des pôles singuliers suit une variation croissante ou décroissante, qui peut être au choix sensiblement linéaire ou encore suivre une courbe.
Toujours selon l'invention, les pôles aimantés situés de part et d'autre de la zone de marquage présentent également de façon avantageuse une largeur angulaire variable inférieure de celle des pôles singuliers dans la zone de marquage. Plus particulièrement, la largeur angulaire de la zone de marquage est comprise entre 15 et 20° et la largeur angulaire des pôles aimantés à l'extérieur de la zone de marquage est comprise entre 2 et 8°.
La présente invention propose également conformément à un second objet de celle-ci, un dispositif de détection de la position d'un organe ou élément mobile, en particulier suivant un mouvement de rotation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un codeur tel que défini précédemment, solidaire dudit organe mobile et au moins une cellule de mesure délivrant un signal électrique différentiel périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les pôles dudit codeur. De façon préférée et avantageuse, la cellule de mesure du dispositif de détection de l'invention est choisie pour être une cellule de type GMR (Giant Magnéto Résistance).
L'invention concerne enfin également un procédé de détection de la position d'un organe mobile animé d'un mouvement de rotation, dans lequel ledit mobile est équipé d'un codeur tel que précédemment décrit et l'on détecte et mesure la variation du champ magnétique généré par les pôles dudit codeur par l'intermédiaire d'une cellule de mesure délivrant un signal périodique différentiel dont l'intensité varie conformément à la variation du champ magnétique généré par les pôles du codeur suivant le mouvement et la position du mobile, la cellule de mesure étant avantageusement une cellule de type GMR(Giant Magnéto Résistance).
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.
Sur les figures annexées : - La fig. 1 est une vue schématique en plan montrant un exemple de réalisation d'un dispositif de détection de position conforme à l'invention.
- La fig. 2 est une vue, ramenée dans un plan, d'un exemple de réalisation d'un codeur conforme à l'invention.
- La fig. 3 illustre l'évolution du signal magnétique différentiel obtenu lors du défilement d'un codeur selon l'invention devant une cellule de détection GMR ainsi que du signal numérique obtenu à partir du signal électrique de sortie différentiel de la cellule.
La fig. 1 montre un exemple de réalisation d'un dispositif 1 de détection de position comportant un codeur magnétique 2 monté pour défiler devant au moins une une cellule ou capteur magnétique de position 3. Le codeur 2 est constitué sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire, entraîné en rotation autour de son centre, selon un axe A et pourvu, sur sa circonférence, de pôles nord N et de pôles sud S alternés, présentant une aimantation de préférence radiale. Par exemple, le codeur 2 est constitué par une couronne formant un support sur laquelle est adhérisée une bague, réalisée en élastomère, chargée de particules magnétisées pour constituer des pôles nord N et sud S.
La cellule de mesure 3 délivre un signal magnétique différentiel périodique Sb correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles défilant devant elle. Conformément à l'invention, cette cellule de détection 3 est une cellule GMR différentielle (une cellule magnétorésistante géante). La cellule de mesure 3 est reliée à des moyens de traitement, non représentés mais connus en soi, permettant d'obtenir un signal numérique de sortie Sd, qui dans le cas d'espèce est un signal carré.
Dans l'exemple illustré, le codeur 1 comporte une série de pôles sud S et de pôles nord N, aménagés pour présenter un pas régulier d'écartement entre deux pôles voisins. Par exemple, la largeur angulaire I de chaque pôle dit régulier est de 3°. Tel que cela ressort pius précisément de la fîg. 2, le codeur 1 comporte aussi au moins une zone singulière ou de marquage Pi présentant, entre deux pôles réguliers adjacents Pa, un écartement différent par rapport au pas régulier d'écartement entre les pôles sud S et nord N à l'extérieur de cette zone Pi. Dans l'exemple illustré, la zone de marquage Pi possède une largeur angulaire Li d'au moins 18° et comprend, conformément à l'invention, un pôle singulier nord Ni et un pôle singulier sud Si adjacents l'un de l'autre et disposés dans la continuité d'alternance de pôles sur la périphérie du codeur I. Dans l'exemple illustré, le pôle singulier Ni nord est interposé entre le pôle régulier adjacent Pa sud et le pôle singulier sud Si qui est adjacent au pôle régulier Pa nord. Les pôles singuliers Ni et Si sont donc jointifs.
Chacun des pôles singuliers Ni, Si présente en comparaison des autres pôles réguliers nord N et sud S du codeur une largeur angulaire très supérieure, et de préférence comme représenté, une largeur angulaire Ii environ trois fois supérieure à celle des pôles nord et sud réguliers N, S, c'est-à-dire une largeur Ii sensiblement égale à 9°. Par exemple, pour des codeurs comportant 60 moins deux pôles, la largeur angulaire Li de la zone de marquage Pi est comprise entre 15 et 20° et la largeur angulaire I des pôles aimantés réguliers à l'extérieur de la zone de marquage est comprise entre 2 et 8°. Pour un codeur comportant 30 moins un pôle, la largeur angulaire Li de la zone de marquage Pi est comprise entre 15 et 40° et la largeur angulaire I des pôles aimantés réguliers à l'extérieur de la zone de marquage est comprise entre 2 et 15°. Comme cela ressort de la fig. 3, la zone de marquage Pi du codeur de l'invention permet d'obtenir un signal magnétique différentiel Sbi dans cette zone qui, contrairement aux signaux traditionnellement obtenus avec les codeurs de l'art antérieur, présente une pente importante qui passe par 0 en un seul point, exactement au niveau de la jonction entre les deux pôles Ni et Si de la zone de marquage Pi.
Ceci a pour conséquence positive que le signal de sortie différentiel de la cellule de détection 3 commute, c'est-à-dire passe par 0 lui aussi exactement au niveau de la jonction entre les deux pôles Ni et Si. Ainsi, la commutation du front montant (ou descendant) se fait de façon stabilisée dans la zone de marquage. Ceci s'avère particulièrement avantageux car cela permet l'utilisation de ce front par le calculateur du véhicule ou encore, lorsque le codeur de l'invention est utilisé avec une cellule bidirectionnelle, d'utiliser le point de passage par 0 pour « déclencher » la reconnaissance de direction.
Enfin, un autre avantage de la commutation précise entre les pôles Ni et Si de la zone de marquage réside dans la bonne répartition procurée du poids magnétique de ces deux pôles sur la largeur totale de la zone de marquage, évitant une modulation trop importante de l'offset magnétique général et réduisant par conséquence une imprécision des commutations électriques suivant la variation de l'entrefer.
Toujours selon l'invention, chaque pôle Ni, Si de la zone de marquage Pi présente une largeur angulaire Ii identique sensiblement égale à 9°. Cependant, afin de réduire davantage la modulation d'offset créé par le déséquilibre angulaire entre les pôles de la zone de marquage Pi et ceux extérieurs à cette zone, des mesures de corrections de la largeur angulaire des pôles nord N et sud S adajcents de la zone de marquage Pi sont mises en œuvre.
Ainsi, si la largeur angulaire moyenne de l'ensemble des pôles N, S extérieurs à la zone de marquage Pi est de 3° environ, les largeurs angulaires individuelles de chaque pôle nord et sud N, S sont en réalité ajustées d'une valeur ε variable pour d'une part réduire l'influence des pôles Ni, Si de la zone de marquage et d'autre part, pour des applications sur vilebrequin dans le domaine automobile notamment, respecter les largeurs des périodes angulaires standard sur le signal électrique de sortie Sd de la cellule de mesure GMR 3. Par ailleurs, afin de stabiliser le signal différentiel de sortie Sd de la cellule de mesure 3, les pôles Ni, Si de la zone de marquage Pi présentent selon l'invention une aimantation graduelle entre les extrémités de la zone de marquage Pi, telle que le signal magnétique brut, obtenu par le passage des pôles Ni, Si devant la cellule de mesure 3, varie de manière symétrique. En d'autres termes, l'aimantation des pôles singuliers Ni, Si diminue ou augmente constamment d'une extrémité à l'autre de la zone de marquage Pi.
Cette aimantation graduelle des pôles dans la zone de marquage Pi, est décroissante du pôle nord Ni, vers le pôle sud Si, ou bien entendu croissante du pôle sud Si jusqu'au pôle nord Ni. La décroissance ou croissance d'aimantation peut suivre une évolution quelconque, bien qu'une variation linaire ou selon une courbe soit néanmoins préférée.
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 - Codeur pour capteur de position, du type comportant un anneau magnétique multipolaire (2) pourvu, sur sa circonférence, de pôles avec des polarités de signes opposés, disposés de manière alternée et étant destinés à défiler devant une cellule de mesure (3) délivrant un signal périodique différentiel correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles, le codeur comportant au moins une zone de marquage (Pi) présentant une largeur angulaire (Li) supérieure à la largeur angulaire de chacun des pôles alternés situés hors de cette zone sur la circonférence de l'anneau, caractérisé en ce que ladite zone de marquage (Pi) comporte deux pôles singuliers (Ni, Si) jointifs présentant des polarités de signes opposés disposés dans la continuité d'alternance de pôles de l'anneau (2) et dont la largeur angulaire est supérieure à celle des pôles situés hors de la zone de marquage, l'aimantation au sein des pôles singuliers évoluant graduellement de façon continue entre les deux d'extrémités de la zone de marquage.
2 - Codeur pour capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jonction entre les deux pôles singuliers (Ni, Si) est située au milieu de la largeur angulaire couverte par la zone de marquage (Pi).
3 - Codeur pour capteur de position selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'aimantation graduelle des pôles singuliers suit une variation décroissante du pôle nord (Ni) vers le pôle sud (Si).
4 - Codeur pour capteur de position selon la revendication 3, caractérisé en ce que la variation décroissante d'aimantation des pôles singuliers (Ni, Si) dans la zone de marquage est sensiblement linéaire.
5 - Codeur pour capteur de position selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la variation décroissante d'aimantation des pôles singuliers (Ni, Si) dans la zone de marquage suit une courbe. 6 - Codeur pour capteur de position selon l'une des revendications
1 à 5, caractérisé en ce que les pôles aimantés (Pa) situés de part et d'autre de la zone de marquage (Pi) présentent une largeur angulaire variable inférieure de celle des pôles singuliers (Ni, Si) dans la zone de marquage.
7 - Codeur pour capteur de position selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la largeur angulaire (Li) de la zone de marquage (Pi) est comprise entre 15 et 20° et la largeur angulaire des pôles aimantés à l'extérieur de la zone de marquage est comprise entre 2 et 8°.
8 - Dispositif (1) de détection de la position d'un organe mobile, en particulier suivant un mouvement de rotation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un codeur (2) conforme à l'une des revendications 1 à 7, solidaire dudit organe mobile et au moins une cellule de mesure (3) délivrant un signa! électrique différentiel périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les pôles dudit codeur.
9 - Dispositif (1) de détection de la position d'un organe mobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cellule de mesure (3) est une cellule de type GMR (« Giant Magnéto Résistance »).
10 - Procédé de détection de la position d'un organe mobile animé d'un mouvement de rotation, dans lequel ledit mobile est équipé d'un codeur (2) conforme à l'une des revendications 1 à 7 et l'on détecte et mesure la variation du champ magnétique généré par les pôles dudit codeur par l'intermédiaire d'une cellule de mesure (3) délivrant un signal périodique différentiel dont l'intensité varie conformément à la variation du champ magnétique généré par les pôles du codeur suivant le mouvement et la position du mobile.
PCT/FR2009/051523 2008-08-12 2009-07-29 Codeur multipolaire pour capteurs de position, et dispositif de detection comprenant un tel codeur associe a au moins un capteur de position WO2010018336A2 (fr)

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