BR112017014933B1

BR112017014933B1 - Transdutor para um sensor de deslocamento indutivo

Info

Publication number: BR112017014933B1
Application number: BR112017014933-8A
Authority: BR
Inventors: Yohan Maniouloux; Pascal Regache
Original assignee: Hutchinson
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2022-11-01
Also published as: PL3245483T3; FR3031587B1; US10564008B2; JP6835724B2; EP3245483B1; MX2017009156A; ES2712964T3; DK3245483T3; CN107407577A; US20180274947A1; WO2016113499A1; FR3031587A1; KR102551009B1; JP2018503823A; HK1245389B; CN107407577B; CA2973050C; EP3245483A1; CA2973050A1; KR20170118723A

Abstract

A invenção relaciona-se a um transdutor para um sensor de deslocamento indutivo, compreendendo um enrolamento secundário (213) de 2N espiras de direções alternadas se estendendo em uma zona de comprimento Dtot, o enrolamento (213) compreendendo: uma primeira seção condutiva enrolada (213A) formando N meia espiras, se estendendo entre uma primeira extremidade (E1) do enrolamento, situada ao ponto médio do comprimento Dtot, e um primeiro ponto (A) do enrolamento, situado a uma extremidade do comprimento Dtot; uma segunda seção (213B) formando N meia espiras, se estendendo entre o primeiro ponto (A) e um segundo ponto intermediário (M) situado ao ponto médio do comprimento Dtot; uma terceira seção (213C) formando N meia espiras, se estendendo entre o segundo ponto (M) e um terceiro ponto intermediário (B) situado a uma segunda extremidade do comprimento Dtot; e uma quarta seção (213D) formando N meia espiras, se estendendo entre o terceiro ponto (B) e uma segunda extremidade (E2) do enrolamento situado ao ponto médio do comprimento Dtot.

Description

CAMPO

[0001] O presente pedido de patente relaciona-se ao campo de medição indutiva de deslocamento de uma parte mecânica com respeito a outra. O termo medição indutiva denota aqui a medição de campos eletromagnéticos alternados, por meio de bobinas elétricas. Mais especificamente, mas não restritivamente, o presente pedido de patente relaciona-se ao sub-campo técnico de sensores de corrente de remoinho, em que um campo eletromagnético gerado por um indutor é estabelecido diferentemente de acordo com a presença e o arranjo de partes condutivas móveis (com respeito ao indutor) na redondeza do indutor. Tais fenômenos eletromagnéticos ficam exploráveis para propósitos de instrumentação quando certas frequências elétricas do campo eletromagnético adotam valores suficientemente grandes, este conceito de grandeza sendo determinado por uma pluralidade de parâmetros tais como as dimensões geométricas das partes condutivas, as propriedades elétricas e magnéticas disso, a temperatura disso, etc. O termo medição de deslocamento denota aqui a estimação de informação relativa à posição, velocidade, aceleração ou qualquer outra quantidade característica dos deslocamentos da parte condutiva com respeito ao indutor ou à armação de referência de indutor. Como deslocamentos, deslocamentos igualmente angulares (rotação sobre um eixo), lineares (translação ao longo de um eixo), ou qualquer combinação de tais deslocamentos entre si ou ao longo de eixos separados são levados em conta. Mais particularmente, mas não restritivamente, o presente pedido de patente relaciona-se aos sub-campos técnicos de sensores de posição indutivos, sensores de velocidade indutivos e/ou sensores de aceleração indutivos.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Um sensor de deslocamento indutivo tipicamente compreende um transdutor (por exemplo, conectado rigidamente a uma armação de referência de medição, também conhecido como uma armação), e um alvo (por exemplo, conectado rigidamente a uma parte mecânica móvel com respeito à armação de referência de medição). O alvo é colocado longe do transdutor, e não está em contato (mecanicamente ou eletricamente) com o transdutor (medição sem contato). O transdutor inclui um enrolamento primário, ou indutor, adequado para produzir um campo eletromagnético alternado, e pelo menos um enrolamento secundário aos terminais do qual uma tensão elétrica alternada é induzida, também chamada força eletromotriz ou EMF, na presença do campo eletromagnético produzido pelo enrolamento primário. O alvo é um elemento parcialmente ou completamente condutivo, também chamado uma armadura de acoplamento, a presença e/ou movimento da qual em frente ao transdutor modifica o acoplamento entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário. Deveria ser notado que o efeito do alvo no acoplamento entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário é dependente da posição do alvo com respeito ao transdutor, mas também da velocidade dele com respeito ao transdutor.

[0003] A distribuição de campo eletromagnético é assim formada espacialmente de acordo com a posição e o deslocamento relativo do alvo com respeito ao transdutor. Durante um deslocamento da parte mecânica, a distribuição espacial do campo eletromagnético muda, e portanto a EMF induzida no enrolamento secundário também muda. A análise da EMF induzida, aos terminais do enrolamento secundário, pelo campo eletromagnético produzido pelo enrolamento primário, torna possível estimar a posição e/ou o deslocamento do alvo com respeito ao enrolamento secundário do transdutor. Mais particularmente, mas não restritivamente, as variações temporais da amplitude de EMF aos terminais do enrolamento secundário tornam possível estimar a posição, velocidade e/ou aceleração do alvo com respeito ao transdutor.

[0004] É especificado que, aqui e em seguida no presente pedido de patente, o termo amplitude de gama de força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário se refere ao valor instantâneo adotado por um sinal de conteúdo de frequência limitada, por exemplo em uma banda de frequência entre - Δf e +Δf sobre a frequência de excitação (isto é, a frequência da tensão elétrica alternada aplicada aos terminais do enrolamento primário), onde Δf poderia por exemplo adotar um valor entre 100 Hz e 100 kHz, levando a informação ou uma parte da informação característica do deslocamento mecânico. Este sinal está contido na força eletromotriz, modulada à frequência de excitação e/ou aos harmônicos disso. Pode ser obtido por meio de um método de transposição e filtragem de frequência, e mais especificamente por meio de transposição de banda base e filtragem. Um exemplo preferido de um tal método consiste em executar demodulação síncrona da força eletromotriz (modulada) usando um sinal de frequência de excitação síncrona, e em que a fase elétrica foi escolhida para satisfazer critérios específicos, por exemplo maximizar o sinal obtido à saída de demodulação. Um método alternativo consiste em computar o módulo do sinal depois de demodulação síncrona, que envolve a vantagem e desvantagem de não fixar uma fase de demodulação elétrica. Também é especificado que a amplitude da força eletromagnética é uma quantidade de medição preferida para a implementação de uma medição de deslocamento com os sensores de acordo com a invenção, mas que isso não é de nenhuma maneira exclusiva de quantidades de medição elétricas adicionais tais como a fase, frequência, ou a potência elétrica ao enrolamento secundário quando uma carga de valor finito é conectada aos terminais do enrolamento secundário (adaptação de carga).

[0005] Exemplos de sensores de deslocamento indutivos, e mais particularmente de sensores de posição de corrente de remoinho foram descrito na Patente EP0182085.

[0006] Porém, sensores de deslocamento indutivos conhecidos envolvem várias desvantagens. Em particular, sensores conhecidos são relativamente sensíveis a inexatidões de montagem (desalinhamento, inclinação e/ou distância de alvo/transdutor), como também a presença de partes condutivas na redondeza da zona de medição, que põe problemas para uso industrial. Problemas associados com a falta de linearidade da resposta de sensor também podem surgir. Além disso, a precisão e robustez da estimação da posição e/ou deslocamento do alvo em sensores conhecidos mereceriam ser melhoradas. Além disso, seria desejável poder aumentar a extensão da gama de medição de alguns tipos de sensores conhecidos. Além disso, uma desvantagem de sensores conhecidos é que eles são relativamente frágeis, que põe problemas em alguns tipos de aplicação, particularmente em um ambiente industrial.

[0007] Seria desejável poder ter sensores de deslocamento indutivos resolvendo todas ou algumas das desvantagens de sensores conhecidos.

SUMÁRIO

[0008] Como tal, uma concretização contempla um transdutor para um sensor de deslocamento indutivo compreendendo um transdutor e um alvo adequado para se mover de acordo com um grau de liberdade com respeito ao transdutor, este transdutor compreendendo: pelo menos um enrolamento primário; e pelo menos um primeiro enrolamento secundário se estendendo em uma zona de comprimento Dtot paralela com dito grau de liberdade, compreendendo 2N espiras de direções de enrolamento alternadas, cada uma tendo uma borda de dimensão aproximadamente igual a Dtot/2N paralela com dito grau de liberdade, distribuídas regularmente ao longo do comprimento Dtot, onde N é um inteiro maior que ou igual a 2, em que dito pelo menos um enrolamento secundário compreende: uma primeira seção condutiva enrolada formando N meia espiras, se estendendo entre uma primeira extremidade do enrolamento, situada aproximadamente ao ponto médio do comprimento Dtot, e um primeiro ponto intermediário do enrolamento, situado a uma primeira extremidade do comprimento Dtot; uma segunda seção condutiva enrolada formando N meia espiras, complementares com as N meia espiras da primeira seção, se estendendo entre o primeiro ponto e um segundo ponto intermediário do enrolamento, situado aproximadamente ao ponto médio do comprimento Dtot; uma terceira seção condutiva enrolada formando N meia espiras, se estendendo entre o segundo ponto e um terceiro ponto intermediário do enrolamento a uma segunda extremidade do comprimento Dtot; e uma quarta seção condutiva formando N meia espiras, complementares com as N meia espiras da terceira seção, se estendendo entre o terceiro ponto e uma segunda extremidade do enrolamento situado aproximadamente ao ponto médio do comprimento Dtot.

[0009] De acordo com uma concretização, o transdutor compreende primeiro, segundo e terceiro terminais de conexão aos enrolamentos secundários, respectivamente conectados à primeira e segunda extremidades do enrolamento e ao segundo ponto intermediário do enrolamento.

[0010] De acordo com uma concretização, o segundo ponto intermediário é referenciado a um potencial elétrico do meio de medição diferencial por dito terceiro terminal.

[0011] De acordo com uma concretização, o potencial elétrico é um potencial constante centrado na gama de medição de tensão elétrica do meio de medição diferencial.

[0012] De acordo com uma concretização, o grau de liberdade é um grau de liberdade em translação ao longo de uma direção retilínea, e o comprimento Dtot é um comprimento linear retilíneo.

[0013] De acordo com uma concretização, o grau de liberdade é um grau de liberdade em rotação sobre um eixo, e o comprimento Dtot é um comprimento angular.

[0014] De acordo com uma concretização, o comprimento Dtot é igual a 360°.

[0015] De acordo com uma concretização, cada meia espira do enrolamento secundário tem uma forma de U, reta ou curvada, e cada espira do enrolamento secundário consiste em duas meia espiras em forma de U de seções condutivas separadas, em que os ramais verticais são orientados ao longo de direções opostas.

[0016] De acordo com uma concretização, em cada espira do enrolamento secundário, as porções de espira ortogonais à direção de deslocamento do alvo com respeito ao transdutor são atravessadas duas vezes por um fio ou uma trilha condutiva do enrolamento secundário, e as porções de espira paralelas com a direção de deslocamento do alvo com respeito ao transdutor são atravessadas uma vez pelo fio ou pela trilha condutiva do enrolamento secundário.

[0017] De acordo com uma concretização, o transdutor ademais compreende pelo menos um segundo enrolamento secundário substancialmente idêntico ao primeiro enrolamento secundário e deslocado, visto da frente, com respeito ao primeiro enrolamento secundário, o primeiro e segundo enrolamentos secundários sendo formados em primeiro e segundo níveis de metalização sobreposta, tal que, para cada enrolamento secundário, o comprimento de trilha condutiva arranjada no primeiro nível seja aproximadamente igual ao comprimento de trilha condutiva do enrolamento arranjado no segundo nível.

[0018] De acordo com uma concretização, em cada um do primeiro e segundo enrolamentos secundários, uma mudança de nível de metalização ocorre todo L/2 metros de trilha condutiva, onde L denota o comprimento de uma espira do enrolamento.

[0019] De acordo com uma concretização, k mudanças de nível de metalização ocorrem todo L/2 metros de trilha condutiva, onde L denota o comprimento de uma espira do enrolamento e k é um inteiro maior que ou igual a 2.

[0020] De acordo com uma concretização, N é um número par.

[0021] De acordo com uma concretização, pelo menos um enrolamento secundário compreende padrões de enchimento, isto é, vias e trilhas sem função de captação de sinal desejado.

DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS

[0022] Estas características e vantagens, junto com outras, serão descritas em detalhes na descrição seguinte de concretizações particulares dadas não restritivamente com referência às figuras anexas, em que:

[0023] Figuras 1A e 1B são respectivamente uma vista dianteira e uma vista de perfil representando esquematicamente um exemplo de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0024] Figura 2 é um diagrama ilustrando esquematicamente a operação do sensor na Figura 1;

[0025] Figuras 3A e 3B são vistas dianteiras representando esquematicamente um transdutor e um alvo de um exemplo adicional de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0026] Figura 4 é um diagrama ilustrando esquematicamente a operação do sensor nas Figuras 3A e 3B;

[0027] Figura 5 é uma vista dianteira representando esquematicamente um transdutor de um exemplo adicional de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0028] Figura 6 é um diagrama ilustrando esquematicamente a operação do sensor na Figura 5;

[0029] Figura 7 é uma vista dianteira representando esquematicamente um transdutor de um exemplo adicional de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0030] Figura 8 é um diagrama ilustrando esquematicamente a operação do sensor na Figura 7;

[0031] Figura 9A é um diagrama representando a progressão teórica esperada de sinais de saída de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0032] Figura 9B é um diagrama representando a progressão atual, tipicamente obtida na prática, dos sinais de saída de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0033] Figura 10 é um diagrama representando, para uma pluralidade de distâncias de alvo-transdutor distintas, a progressão de um sinal de saída de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0034] Figura 11 é um diagrama representando a progressão, de acordo com a distância de alvo-transdutor, do erro de linearidade de um sinal de saída de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0035] Figuras 12A a 12D são vistas de seção transversal ilustrando esquematicamente quatro exemplos de concretizações de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0036] Figura 13A é um diagrama representando, para os quatro exemplos de sensores nas Figuras 12A a 12D, a progressão, de acordo com a distância de alvo- transdutor, do erro de linearidade de um sinal de saída do sensor;

[0037] Figura 13B é um diagrama representando a progressão da distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade de acordo com um parâmetro de um exemplo de um sensor de deslocamento indutivo;

[0038] Figura 13C é um diagrama representando a progressão da distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade de acordo com um parâmetro de um exemplo adicional de um sensor de deslocamento indutivo;

[0039] Figura 14 é uma vista dianteira representando um exemplo de uma parte de confinamento de campo de um exemplo de uma concretização de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0040] Figura 15 é uma vista dianteira representando um exemplo adicional de uma parte de confinamento de campo de um exemplo de uma concretização de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0041] Figuras 16A e 16B são vistas dianteiras representando esquematicamente dois exemplos de concretizações de um alvo de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0042] Figura 17 é um diagrama representando a progressão, em um sensor de deslocamento angular indutivo, das distâncias ótimas de alvo-transdutor em termos de linearidade, de acordo com um parâmetro de forma de um padrão do alvo;

[0043] Figura 18A é uma vista dianteira representando esquematicamente e parcialmente três exemplos de concretizações de um alvo de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0044] Figura 18B é uma vista dianteira representando esquematicamente e parcialmente um exemplo de uma concretização de um enrolamento secundário de um transdutor adequado para operar em cooperação com os alvos na Figura 18A;

[0045] Figura 19 é um diagrama representando a progressão, em um sensor de deslocamento angular indutivo, da distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade, de acordo com um parâmetro de forma adicional de um padrão do alvo;

[0046] Figura 20A é uma vista dianteira representando esquematicamente um exemplo de um transdutor de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0047] Figura 20B é uma vista dianteira representando esquematicamente um exemplo de um transdutor de um sensor de deslocamento linear indutivo;

[0048] Figura 20C é uma vista dianteira representando esquematicamente um exemplo de uma concretização de um transdutor de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0049] Figura 20D é uma vista dianteira representando esquematicamente um exemplo de uma concretização de um transdutor de um sensor de deslocamento linear indutivo;

[0050] Figura 20E é uma representação elétrica de pequeno sinal do comportamento do transdutor na Figura 20D;

[0051] Figuras 21A e 21B são vistas dianteiras representando esquematicamente um exemplo de uma concretização de um transdutor de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0052] Figuras 22A e 22B são vistas dianteiras representando esquematicamente um exemplo adicional de uma concretização de um transdutor de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0053] Figura 23 é uma vista dianteira representando esquematicamente um alvo de um exemplo de sensor de deslocamento angular indutivo;

[0054] Figura 24 é um diagrama representando esquematicamente a progressão de sinais de medição do sensor na Figura 23;

[0055] Figura 25 é uma vista dianteira representando esquematicamente um alvo de um exemplo de uma concretização de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0056] Figura 26 é uma vista dianteira representando esquematicamente um alvo de uma concretização alternativa de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0057] Figuras 27A a 27C são vistas dianteiras representando esquematicamente uma concretização alternativa adicional de um sensor de deslocamento angular indutivo;

[0058] Figura 28 é uma vista de perspectiva representando um exemplo de uma concretização de um alvo de sensor de deslocamento angular indutivo; e

[0059] Figura 29 é uma vista de perspectiva representando um exemplo adicional de uma concretização de um alvo de sensor de deslocamento angular indutivo. DESCRIÇÃO DETALHADA

[0060] Para os propósitos de clareza, os mesmos elementos foram denotados com as mesmas referências nas várias figuras e, além disso, as várias figuras não estão desenhadas em escala. Além disso, em seguida na descrição, a menos que especificado caso contrário, os termos "aproximadamente", "substancialmente", "ao redor de", "da ordem de", "praticamente", etc., significam "dentro de 20% e preferivelmente dentro de 5%", ou "dentro de 5° e preferivelmente dentro de 2°", quando eles se relacionam a distâncias angulares, e referências direcionais tais como "vertical", "horizontal", "lateral", "debaixo", "acima", "topo", "fundo", etc., se aplicam a dispositivos orientados da maneira ilustrada nas vistas correspondentes, sendo compreendido que, na prática, estes dispositivos podem ser orientados diferentemente.

[0061] Foco particular é colocado na medição indutiva de deslocamento de uma parte mecânica com respeito a outra. O termo medição indutiva denota aqui a medição de campos eletromagnéticos alternados, por meio de bobinas elétricas. Mais especificamente, mas não restritivamente, o presente pedido de patente relaciona-se ao sub-campo técnico de sensores de corrente de remoinho, em que um campo eletromagnético gerado por um indutor é estabelecido diferentemente de acordo com a presença e o arranjo de partes condutivas móveis (com respeito ao indutor) na redondeza do indutor. Tais fenômenos eletromagnéticos ficam exploráveis para propósitos de instrumentação quando certas frequências elétricas do campo eletromagnético adotam valores suficientemente grandes, este conceito de grandeza sendo determinado por uma pluralidade de parâmetros tais como as dimensões geométricas das partes condutivas, as propriedades elétricas e magnéticas disso, a temperatura disso, etc. O termo medição de deslocamento denota aqui a estimação de informação relativa à posição, velocidade, aceleração ou qualquer outra quantidade característica dos deslocamentos da parte condutiva com respeito ao indutor ou à armação de referência de indutor. Como deslocamentos, deslocamentos igualmente angulares (rotação sobre um eixo), lineares (translação ao longo de um eixo), ou qualquer combinação de tais deslocamentos entre si ou ao longo de eixos separados, são levados em conta. Mais particularmente, mas não restritivamente, o presente pedido de patente relaciona-se aos sub-campos técnicos de sensores de posição indutivos, sensores de velocidade indutivos e/ou sensores de aceleração indutivos.

[0062] Um sensor de deslocamento indutivo tipicamente compreende um transdutor (por exemplo, conectado rigidamente a uma armação de referência de medição, também conhecida como uma armação), e um alvo (por exemplo, conectado rigidamente a uma parte mecânica móvel com respeito à armação de referência de medição). O alvo é colocado longe do transdutor, e não está em contato (mecanicamente ou eletricamente) com o transdutor (medição sem contato). O transdutor inclui um enrolamento primário, ou indutor, adequado para produzir um campo eletromagnético alternado, e pelo menos um enrolamento secundário aos terminais do qual uma tensão elétrica alternada é induzida, também chamada força eletromotriz ou EMF, na presença do campo eletromagnético produzido pelo enrolamento primário. O alvo é um elemento parcialmente ou completamente condutivo, também chamado uma armadura de acoplamento, a presença e/ou movimento da qual em frente ao transdutor modifica o acoplamento entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário. Deveria ser notado que o efeito do alvo no acoplamento entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário é dependente da posição do alvo com respeito ao transdutor, mas também da velocidade disso com respeito ao transdutor.

[0063] A distribuição de campo eletromagnético é assim formada espacialmente de acordo com a posição e o deslocamento relativo do alvo com respeito ao transdutor. Durante um deslocamento da parte mecânica, a distribuição espacial do campo eletromagnético muda, e portanto a EMF induzida no enrolamento secundário também muda. A análise do EMF induzida, aos terminais do enrolamento secundário, pelo campo eletromagnético produzido pelo enrolamento primário, torna possível estimar a posição e/ou o deslocamento do alvo com respeito ao enrolamento secundário do transdutor. Mais particularmente, mas não restritivamente, as variações temporais da amplitude de EMF aos terminais do enrolamento secundário tornam possível estimar a posição, velocidade e/ou aceleração do alvo com respeito ao transdutor.

[0064] É especificado que, aqui e em seguida no presente pedido de patente, o termo amplitude de gama de força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário se refere ao valor instantâneo adotado por um sinal de conteúdo de frequência limitada, por exemplo em uma banda de frequência entre Δf e +Δf sobre a frequência de excitação (isto é, a frequência da tensão elétrica alternada aplicada aos terminais do enrolamento primário), onde Δf poderia por exemplo adotar um valor entre 100 Hz e 100 kHz, levando a informação ou uma parte da informação característica do deslocamento mecânico. Este sinal está contido na força eletromotriz, modulada à frequência de excitação e/ou aos harmônicos disso. Pode ser obtido por meio de um método de transposição e filtragem de frequência, e mais especificamente por meio de transposição de banda base e filtragem. Um exemplo preferido de um tal método consiste em executar demodulação síncrona da força eletromotriz (modulada) usando um sinal de frequência de excitação síncrona, e em que a fase elétrica foi escolhida para satisfazer critérios específicos, por exemplo maximizar o sinal obtido à saída de demodulação. Um método alternativo consiste em computar o módulo do sinal depois de demodulação síncrona, que envolve a vantagem e desvantagem de não fixar uma fase de demodulação elétrica. Também é especificado que a amplitude da força eletromagnética é uma quantidade de medição preferida para a implementação de uma medição de deslocamento com os sensores de acordo com a invenção, mas que isso não é de nenhuma maneira exclusiva de quantidades de medição elétricas adicionais tais como a fase, frequência, ou a potência elétrica ao enrolamento secundário quando uma carga de valor finito é conectada aos terminais do enrolamento secundário (adaptação de carga).

[0065] Exemplos de sensores de deslocamento indutivos, e mais particularmente de sensores de posição de corrente de remoinho foram descrito na Patente EP0182085.

[0066] Porém, sensores de deslocamento indutivos conhecidos envolvem várias desvantagens. Em particular, sensores conhecidos são relativamente sensíveis a inexatidões de montagem (desalinhamento, inclinação e/ou distância de alvo/transdutor), como também a presença de partes condutivas na redondeza da zona de medição, que põe problemas para uso industrial. Problemas associados com a falta de linearidade da resposta de sensor também podem surgir. Além disso, a precisão e robustez da estimação da posição e/ou deslocamento do alvo em sensores conhecidos mereceriam ser melhoradas. Além disso, seria desejável poder aumentar a extensão da gama de medição de alguns tipos de sensores conhecidos. Além disso, uma desvantagem de sensores conhecidos é que eles são relativamente frágeis, que põe problemas em alguns tipos de aplicação, particularmente em um ambiente industrial.

[0067] Seria desejável poder ter sensores de deslocamento indutivos resolvendo todas ou algumas das desvantagens de sensores conhecidos.

[0068] Foco muito particular é colocado aqui em sensores de deslocamento angulares, e mais especificamente em sensores de deslocamento angulares tendo uma forma geral aproximadamente planar, por exemplo sensores tendo uma forma geral de disco, sensores tendo uma forma de tira anular circular tendo uma abertura angular menos que ou igual a 360°. Será entendido porém ao ler o seguinte que todos os exemplos de concretizações, concretizações e concretizações alternativas descritas no presente pedido de patente podem ser adaptadas a tipos adicionais de sensores de deslocamento indutivos, por exemplo sensores de deslocamento lineares indutivos do tipo descrito na Patente EP0182085 mencionada acima. A adaptação dos exemplos de concretizações descritas no presente pedido de patente a tipos adicionais de sensores de deslocamento indutivos está dentro do domínio daqueles qualificados na técnica e portanto não será detalhada em seguida.

[0069] Por meio de um exemplo ilustrativo, mas não restritivo, os sensores indutivos descritos no presente pedido de patente e ilustrados nas figuras têm dimensões características (diâmetro para sensores angulares e largura para sensores lineares) entre 5 mm e 200 mm, e preferivelmente entre 40 mm e 50 mm.

[0070] Figuras 1A e 1B são respectivamente uma vista dianteira e uma vista de perfil representando esquematicamente um exemplo de um sensor de posição angular indutivo de tipo planar 100, tendo uma forma geral de disco.

[0071] O sensor 100 compreende um transdutor 110 incluindo um enrolamento condutivo primário 101 e um enrolamento condutivo secundário 103. Na Figura 1B, os enrolamentos primários e secundários do transdutor 110 não foram detalhados. Preferivelmente, o enrolamento primário 101 compreende duas espiras ou voltas condutivas concêntricas e coplanares, aproximadamente circulares 101a e 101b, de direções de enrolamento opostas e raios separados. Cada espira 101a, 101b do enrolamento primário 101 compreende pelo menos uma revolução, preferivelmente uma pluralidade de revoluções. As espiras 101a e 101b estão preferivelmente conectadas em série de modo a serem atravessadas por correntes da mesma intensidade, mas em direções de fluxo opostas, mas podem opcionalmente ser conectadas em paralelo de modo a ver a mesma tensão elétrica aos terminais disso (aplicada preferivelmente tal que a direção de fluxo de corrente nas duas espiras seja oposta). Uma vantagem do exemplo de arranjo de enrolamento primário na Figura 1 é que torna possível produzir um campo de excitação substancialmente uniforme na tira anular situada entre as duas espiras, e substancialmente zero fora desta tira. Alternativamente, o enrolamento primário 101 pode incluir uma única espira (com uma ou uma pluralidade de revoluções). Mais geralmente, o enrolamento primário 101 pode incluir uma ou uma pluralidade de espiras concêntricas (com uma ou uma pluralidade de revoluções cada uma) arranjadas de modo a gerar um campo eletromagnético na zona de medição do transdutor. As concretizações descritas não estão restringidas a estes arranjos particulares do enrolamento primário.

[0072] No exemplo representado, o enrolamento secundário 103 consiste em uma espira ou volta condutiva arranjada espacialmente na forma de uma tira anular circular situada entre as espiras 101a e 101b. O enrolamento 103 está por exemplo situado aproximadamente no mesmo plano como as espiras 101a e 101b, ou em um plano substancialmente paralelo.

[0073] Neste exemplo, em uma vista dianteira, a espira 103 segue substancialmente o contorno de um setor angular tendo uma abertura angular α da tira anular definida pela espiras 101a e 101b. A espira 103 compreende particularmente porções radiais e porções orto-radiais do contorno da porção de tira anular. Tal enrolamento habilita uma medição de posição angular através de uma gama de α°. No exemplo representado, a abertura angular α da espira 103 é aproximadamente igual a 30°. As concretizações descritas porém não estão restringidas a este caso particular. Alternativamente, o ângulo α pode adotar algum valor entre 0 e 180°. A espira 103 preferivelmente compreende uma única revolução, mas pode opcionalmente compreender uma pluralidade de revoluções. Os enrolamentos primário 101 e secundário 103 estão arranjados por exemplo dentro e no mesmo substrato dielétrico (não mostrado) na forma de uma bolacha de alguns micrômetros a alguns milímetros em espessura, por exemplo um substrato de tipo de PCB ("Placa de Circuito Impresso").

[0074] O sensor 100 ademais compreende um alvo 111 compreendendo um padrão condutivo 107, situado a uma distância diferente de zero do transdutor e adequada para se mover com respeito ao transdutor. Na Figura 1A, só a parte condutiva 107 do alvo foi representada. Neste exemplo, o padrão condutivo 107 do alvo 111 tem substancialmente a mesma forma como a porção de tira anular definida pelo padrão da espira 103 do transdutor. O alvo está montado rotativamente sobre um eixo Z ortogonal ao plano do transdutor passando pelo centro das espiras 101a e 101b, tal que, quando o alvo gira por um ângulo 2α sobre o eixo Z, o padrão condutivo 107 (tendo a abertura angular α), cubra aproximadamente completamente e então descubra aproximadamente completamente a superfície da tira anular definida pela espira do enrolamento secundário 103 do transdutor. Por meio de exemplo não restritivo, o alvo pode consistir em uma placa feita de um material dielétrico, por exemplo na forma de um disco, em que uma face orientada para o transdutor é coberta parcialmente com uma camada de um material condutivo, opcionalmente magnético, por exemplo uma camada de metal, por exemplo uma camada de ferro, aço, alumínio, cobre, etc., formando o padrão condutivo 107. Alternativamente, o alvo pode consistir somente em uma porção de placa de metal cortada à forma do padrão condutivo 107, montada por qualquer meio adequado de modo a ser capaz de se mover em rotação com respeito ao transdutor acima da porção de tira anular definida pelas espiras 101a e 101b.

[0075] A operação do sensor 100 nas Figuras 1A e 1B será descrita agora com referência à Figura 2, que representa a progressão da amplitude da força eletromotriz V aos terminais do enrolamento secundário 103 do sensor de acordo com a posição angular θ do alvo 111 com respeito ao transdutor 110.

[0076] Em operação, o fluxo de uma corrente alternada IP é aplicado através de meios elétricos no enrolamento primário 101. O fluxo da corrente IP no enrolamento 101 produz um campo eletromagnético B tendo, na ausência de um alvo, uma distribuição substancialmente simétrica por revolução na tira anular circular atravessada pelo enrolamento secundário 103. Por meio de exemplo não restritivo, a frequência da corrente de excitação alternativa IP aplicada no enrolamento primário está entre 500 kHz e 50 MHz (por exemplo 4 MHz). A amplitude da corrente IP está por exemplo entre 0,1 mA e 100 mA (por exemplo 2 mA). Na ausência de um alvo 111, ou, mais geralmente, quando o padrão condutivo 107 do alvo não cobre o enrolamento secundário 103, o enrolamento secundário 103 provê entre as extremidades dele uma EMF alternada V, tendo uma frequência substancialmente igual à frequência de excitação do enrolamento primário, e tendo uma amplitude em princípio diferente de zero. Quando o padrão condutivo 107 do alvo 111 cobre toda ou parte do enrolamento secundário 103, a distribuição de campo eletromagnético espacial na redondeza da espira 103 varia de acordo com o arranjo e o deslocamento da porção de superfície do padrão condutivo 107 situado enfrentando a espira 103. Uma formulação adicional consiste em considerar que, sob o efeito da excitação magnética gerada pelo fluxo da corrente IP no enrolamento primário, correntes de remoinho aparecem no padrão condutivo 107, induzindo uma modificação da distribuição espacial do campo eletromagnético de acordo com o arranjo e o deslocamento da porção de superfície do padrão 107 situado enfrentando a espira 103. Estas mudanças ou variações da distribuição espacial do campo eletromagnético de acordo com o arranjo e o deslocamento da porção de superfície do padrão 107 situado enfrentando a espira 103, são levadas, através de indução, por variações ou mudanças na amplitude V da gama de tensão elétrica aos terminais do enrolamento secundário, de acordo com o arranjo e o deslocamento da porção de superfície do padrão 107 situado enfrentando a espira 103.

[0077] É considerado por meio de exemplo ilustrativo não restritivo que o alvo pode se mover em rotação sobre o eixo Z com respeito ao transdutor, em uma gama de posições angulares de θ=-θ° a α=θ°. É considerado arbitrariamente que a posição α= -θ° corresponde ao arranjo representado na Figura 1A, em que o padrão condutivo 107 não esconde a espira 103, mas tem, visto de cima, uma borda radial unida a uma borda radial da espira 103. Como tal, para as posições angulares α variando de -θ° a 0°, a área de superfície da porção do padrão condutivo 107 situado enfrentando a espira 103 aumenta quando o posição angular α aumenta, e, para as posições angulares θ variando de 0° a θ°, a área de superfície da porção do padrão condutivo 107 enfrentando a espira 103 diminui quando a posição angular α aumenta. Fora da gama de posições angulares variando de θ=-θ° a α=0°, a área de superfície da porção do padrão condutivo 107 enfrentando a espira do enrolamento secundário 103 é zero, e a posição e/ou o deslocamento do alvo 111 com respeito ao transdutor não pode ser medido.

[0078] A amplitude V da gama da tensão elétrica medida aos terminais de um enrolamento secundário de um sensor de deslocamento indutivo é teoricamente proporcional à área da porção de área de superfície do padrão condutivo do alvo situado enfrentando o enrolamento secundário. Como tal, como visto na Figura 2, para as posições angulares α variando de -θ° a 0°, o sinal V diminui quando a posição angular α aumenta, mudando de um valor alto Vmax para θ=-θ° para um valor baixo Vmin para α=0°, e para as posições angulares θ variando de 0° a θ°, o sinal V aumenta quando a posição angular α aumenta, mudando do valor baixo Vmin para θ=0° para o valor alto Vmax para θ=θ°. O sinal V é assim teoricamente um sinal triangular variando linearmente entre Vmin e Vmax através da gama angular variando de -α° a α°. Será visto em seguida que, na prática, o sinal V tem zonas de não linearidade e consequentemente tende a ter uma forma senoidal.

[0079] Como tal, na gama de posições angulares de α=-θ° a α=0°, ou na gama de posições angulares de θ=0° a θ=θ°, a medição da amplitude V da gama da força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário 103 torna possível determinar a posição angular α do alvo com respeito ao transdutor. Embora o valor do sinal V varie de acordo com o posição angular θ do alvo nas duas gamas de posição angulares mencionadas acima, a medição do sinal V não torna possível discriminar os valores de posição da gama de -θ° a 0° dos valores de posição da gama de 0° a α° (medição não sobrejetiva). A extensão da gama de posições angulares que poderiam ser medidas de fato pelo sensor 100 é assim aproximadamente igual a α°, contanto que o ângulo α não exceda 180°.

[0080] Figuras 3A e 3B são vistas dianteiras representando esquematicamente um exemplo adicional de um sensor de posição angular indutivo tendo uma forma geral de disco. Este sensor compreende um transdutor 112 representado na Figura 3A e um alvo 114 representado na Figura 3B. O alvo 114 na Figura 3B difere do alvo 111 no Figura 1A essencialmente pelo padrão condutivo disso. Em particular, o alvo 114 no Figura 3B difere do alvo 111 na Figura 1A visto que não compreende mais um único padrão condutivo 107, mas um conjunto de N padrões condutivos 117i, conectados rigidamente ao alvo, e adequados para se mover com respeito ao transdutor, N sendo um inteiro maior que ou igual a 2 e i sendo um inteiro variando de 1 a N. O transdutor 112 no Figura 3A difere do transdutor 110 na Figura 1A essencialmente pela forma do enrolamento secundário 113 disso. Em particular, o enrolamento secundário 113 do transdutor 112 na Figura 3A não compreende mais uma única espira condutiva, mas um conjunto de N espiras 113i. O alvo 114 na Figura 3B é pretendido ser montado rotativamente com respeito ao transdutor 112 na Figura 3A, semelhantemente ou identicamente àquele descrito com referência às Figuras 1A e 1B.

[0081] Neste exemplo, em uma vista dianteira, o conjunto de padrões condutivos 117i e o conjunto de espiras 113i, consistem na repetição por revolução de N padrões substancialmente idênticos, respectivamente 117i e 113i. A repetição por revolução destes padrões é executada com uma frequência espacial de 2α, isto é, cada padrão tendo uma abertura angular substancialmente igual a α° é espaçado do vizinho mais perto disso por uma porção de tira anular circular vazia de gama orto-radial substancialmente igual a α°.

[0082] Para sensores em que a forma geral é uma tira anular circular fechada, isto é, tendo uma abertura angular igual a 360°, o valor da abertura angular α dos padrões é escolhido preferivelmente tal que α = 360°/2N a fim de assegurar um número inteiro de repetições de padrão por revolução (mais de 360°). No exemplo nas Figuras 3A e 3B, N = 6 e α = 30°.

[0083] Em outras palavras, o transdutor na Figura 3A compreende um enrolamento secundário 113 compreendendo N voltas ou espiras 113i em série. Cada espira 113i tem uma forma de um setor de tira de banda circular, do mesmo tipo como a espira 103 na Figura 1A, e tem uma dimensão angular aproximadamente igual a α =360°/2N (isto é, α =30° neste exemplo). As N espiras 113i são distribuídas regularmente ao longo dos 360° da tira anular circular aproximadamente definida pelas espiras 101a e 101b do enrolamento primário 101, isto é, duas espiras 113i sucessivas do enrolamento secundário estão separadas por uma porção de tira anular tendo um ângulo aproximadamente igual a α.

[0084] O alvo na Figura 3B compreende N padrões condutivos 117i. Cada padrão 117i tem uma forma de um setor de tira de banda circular, do mesmo tipo como o padrão condutivo 107 na Figura 1, e tem uma dimensão angular aproximadamente igual a α=360°/2N. Os N padrões condutivos 117i estão distribuídos regularmente ao longo de uma tira anular do alvo pretendido ser posicionado enfrentando a tira anular do transdutor contendo as espiras 113i.

[0085] Em seguida na presente pedido de patente, o termo sensor de multi-pólos deverá se referir aos sensores do tipo descrito com referência às Figuras 3A e 3B, N denotando o número de pólos do sensor. No exemplo na Figura 1A, se α adotar o valor 180°, referência é feita a um sensor com um par de pólos. Mais particularmente, o termo sensor de multi-pólos deverá denotar um sensor em que um padrão condutivo elementar está repetido regularmente pelo menos duas vezes no alvo ao longo de uma direção paralela com um grau de liberdade de deslocamento do alvo com respeito ao transdutor (isto é, ao longo de uma direção orto-radial em um sensor angular do tipo descrito acima).

[0086] Por analogia com o período elétrico de um motor elétrico com uma pluralidade de pares de pólos, referência deverá ser feita agora à abertura angular entre dois padrões adjacentes 117i, e à abertura angular entre dois padrões adjacentes 113i, como sendo o período elétrico do sensor. No caso específico do sensor nas Figuras 3A e 3B, para qual os padrões condutivos têm um abertura angular α° e os furos entre estes padrões também têm uma abertura angular α°, o período elétrico é igual a 2α°, e, reciprocamente, a abertura angular de um padrão condutivo é igual a um meio período elétrico do sensor, que é um caso preferido, mas não exclusivo. Por projeto, para sensores em que a forma geral é uma tira anular circular fechada, um período elétrico é preferivelmente um sub-múltiplo de 360°, desde que α = 360°/2N. Sob estas condições, um sensor indutivo de multi- pólos tem uma gama de medição de α°, igual a meio período elétrico disso de 2α°. No exemplo na Figura 1A, se α adotar o valor 180°, o período elétrico é igual a 360°, e a gama de medição é aproximadamente igual a meio período elétrico, isto é, 180°. No exemplo nas Figuras 3A e 3B, para qual α = 30°, o período elétrico é 2α = 60°, e a gama de medição é aproximadamente igual a meio período elétrico isto é, α = 30°.

[0087] Figura 4 é um diagrama representando a progressão da amplitude V da gama do força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário 113 do sensor nas Figuras 3A e 3B de acordo com a posição angular α do alvo com respeito ao transdutor.

[0088] Como visto na Figura 4, quando a posição angular θ do alvo com respeito ao transdutor varia de 0° a 360°, o sinal V varia periodicamente entre um valor alto Vmax e um valor baixo Vmin, com um período angular de variação aproximadamente igual ao período elétrico 2θ do sensor.

[0089] A amplitude da gama de posições angulares α adequadas para ser medida pelo sensor nas Figuras 3A e 3B é aproximadamente igual à metade do período elétrico, isto é, θ°.

[0090] Uma vantagem do sensor nas Figuras 3A e 3B com respeito ao sensor nas Figuras 1A e 1B é que o maior número de padrões distribuídos no alvo e no transdutor habilita uma medição distribuída em uma zona de medição estendida, em que cada padrão contribui localmente e por projeto para a geração de uma força eletromotriz global, esta força eletromotriz sendo mais imune a erros de posicionamento do alvo com respeito ao transdutor do que no sensor nas Figuras 1A e 1B, em que a medição feita é uma medição local feita usando um único conjunto de padrões 107-103. Esta robustez da medição é especialmente grande quando o número N de pares de pólos de sensor aumenta.

[0091] Figura 5 ilustra uma concretização alternativa do sensor nas Figures 3A e 3B. Na Figura 5, só o transdutor do sensor foi mostrado, o alvo sendo idêntico àquele na Figura 3B.

[0092] O transdutor do sensor na Figura 5 compreende os mesmos elementos como o transdutor na Figura 3A, e ademais compreende um segundo enrolamento secundário 113' compreendendo N voltas ou espiras 113i' em série. Para os propósitos de clareza, as conexões entre as voltas 113i diferentes do enrolamento 113 e as conexões entre as voltas 113i' diferentes do enrolamento 113' não foram mostradas na Figura 5. O enrolamento secundário 113' (representado como uma linha tracejada) é substancialmente idêntico ao enrolamento secundário 113 (representado como uma linha sólida), e está arranjado na mesma tira anular do transdutor como o enrolamento secundário 113, com um deslocamento angular correspondendo a um quarto do período elétrico do sensor, isto é, aproximadamente igual a α/2, com respeito ao enrolamento secundário 113.

[0093] Figura 6 é um diagrama representando a progressão da amplitude V (como uma linha sólida) da gama da força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário 113 do sensor na Figura 5, e a progressão da amplitude V' (como uma linha tracejada) da gama da força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário 113' do sensor na Figura 5, de acordo com o posição angular θ do alvo com respeito ao transdutor.

[0094] Como visto na Figura 6, quando a posição angular θ do alvo com respeito aos transdutores varia de 0° a 360°, os sinais V e V' variam periodicamente entre um valor alto Vmax e um valor baixo Vmin, com um período de variação igual ao período elétrico do sensor, isto é, aproximadamente iguale a 2θ° neste exemplo, e com um deslocamento angular com respeito um ao outro substancialmente igual a um quarto do período elétrico do sensor, isto é, aproximadamente α/2° neste exemplo.

[0095] Uma vantagem do transdutor na Figura 5 com respeito ao transdutor na Figura 3A é que torna possível estender a gama de posições angulares α adequadas para serem medidas pelos sensores até aproximadamente um período elétrico inteiro (isto é, 2θ°), em vez de um meio período (isto é, α°) no exemplo nas Figuras 3A e 3B.

[0096] Figura 7 ilustra uma concretização alternativa adicional do sensor nas Figuras 3A e 3B. Na Figura 7, só o transdutor do sensor foi mostrado, o alvo sendo idêntico àquele na Figura 3B.

[0097] O transdutor do sensor na Figura 7 difere do transdutor na Figura 3A essencialmente pela forma do enrolamento secundário disso. O transdutor do sensor na Figura 7 compreende um enrolamento secundário 123 compreendendo 2N voltas ou espiras de direções de enrolamento alternadas, interconectadas em série. Em outras palavras, o enrolamento secundário 123 compreende 2N padrões de circuitos elétricos ou espiras, cada um estando conectado ao vizinho mais perto disso em anti- série. Mais particularmente, o enrolamento 123 compreende N espiras 123i+ da mesma direção de enrolamento, substancialmente idêntico às N espiras 113i do transdutor na Figura 3A, e ademais compreende N espiras 123i- de direção de enrolamento oposta, cada espira 123i- sendo arranjada entre duas espiras 123i+ sucessivas, e cada espira 123i- tendo uma forma de um setor de tira anular circular, do mesmo tipo como as espiras 123i+. Para os propósitos de clareza, as conexões entre as espiras 123i+ e 123i- do enrolamento 123 não foram mostradas na Figura 7, e as duas direções de enrolamento foram representadas esquematicamente por um sinal + para as espiras 123i+ e por um sinal - para as espiras 123i-.

[0098] Mais especificamente, no exemplo na Figura 7, a abertura angular α de cada espira 123i+ e 123i- foi escolhida estritamente menos que um meio período elétrico de modo a habilitar uma representação gráfica mais legível. Na prática, a abertura angular α de cada espira 123i+ e 123i- pode aproximar um meio período elétrico com um valor mais baixo, com um valor exato, ou com um valor maior. No caso específico onde a abertura angular iguala exatamente um meio período elétrico, que é um exemplo preferido, mas não exclusivo de uma concretização, a soma das aberturas angulares das N espiras 123i+ e das aberturas angulares das N espiras 123i- iguala 360°, ou em outras palavras, as trilhas radiais constituintes de duas espiras adjacentes 123i+ e 123i- partilham as mesmas coordenadas espaciais em uma armação de referência {R, θ} (não mostrado) dirigido pelo eixo Z e tendo como um centro ao centro do sensor. Isto não significa obviamente porém que estas trilhas estão fundidas e que as espiras 123i+ e 123i- estão em curto-circuito, enquanto as trilhas podem ser posicionadas em dois planos separados ao longo do eixo Z.

[0099] O período de repetição espacial entre duas espiras adjacentes 123i+, e o período de repetição espacial entre duas espiras adjacentes 123i-, são mantidos iguais a um período elétrico do sensor indiferente da abertura angular α das espiras 123i+ e 123i-. Um exemplo preferido, mas não restritivo de uso de um tal conjunto de espiras tendo uma abertura angular diferente de um meio período elétrico do sensor consiste em distribuir as espiras 123i+ e 123i- regularmente orto-radialmente como ilustrado na Figura 7.

[00100] Figura 8 é um diagrama representando a progressão da amplitude V da gama da força eletromotriz aos terminais do enrolamento secundário 123 do sensor na Figura 7 de acordo com o posição angular α do alvo com respeito ao transdutor.

[00101] Como visto na Figura 8, quando a posição angular α do alvo com respeito ao transdutor varia de 0° a 360°, o sinal V varia periodicamente entre um valor alto Vmax e um valor baixo Vmin, com um período angular de variação aproximadamente igual a um período elétrico.

[00102] Uma vantagem do transdutor na Figura 7 com respeito ao transdutor na Figura 3A é que a amplitude V está centrada aproximadamente ao redor de 0 volts (Vmin ~ -Vmax). Mais geralmente, o uso de uma medição diferencial espacialmente, tal como aquela que é descrita por exemplo com referência à Figura 7, torna possível para uma amplitude média baixa V com respeito aos valores Vmin e Vmax. Isto simplifica o processamento da medição para os propósitos de estimar o deslocamento, e em particular reduz a influência de deriva e perturbações parasitárias.

[00103] Realmente, algumas variações da amplitude V associada com efeitos parasitários, isto é, não se originando do deslocamento do alvo, são levadas somente por uma variação de ganho no caso do sensor na Figura 7, enquanto eles são levados ambos por uma variação de ganho e uma variação de offset no caso do sensor na Figura 3A. Este é por exemplo o caso quando o coeficiente de acoplamento entre o primário, o alvo e o secundário varia devido a uma variação parasitária da distância de alvo-transdutor. Este é além disso o caso quando a amplitude da corrente de excitação varia, por exemplo no caso de flutuação parasitária da tensão elétrica de provisão de energia, ou no caso de deriva das propriedades elétricas do enrolamento primário, por exemplo de acordo com a temperatura e a distância relativa do transdutor e do alvo.

[00104] Além disso, no exemplo na Figura 7, o acoplamento do enrolamento secundário com campos externos não levando informação sobre o deslocamento do alvo, é consideravelmente reduzido devido à natureza espacialmente diferencial da medição. Isto é o caso particular para a porção do campo eletromagnético gerado pelo primário que induz a porção constante (independente da posição de alvo) da amplitude da EMF, mas também para qualquer interferência eletromagnética externa exibindo uma distribuição substancialmente uniforme na redondeza do enrolamento secundário 123.

[00105] A concretização alternativa na Figura 7 pode ser combinada com a concretização alternativa na Figura 5 a fim de obter dois sinais de amplitude V e V' deslocados angularmente por um quarto de um período elétrico e centrado em aproximadamente 0 volts.

[00106] Deveria ser notado que o fato que a amplitude V da gama da EMF está centrada aproximadamente em 0 volts não significa necessariamente que a força eletromotriz modulada verifica ditas propriedades antes da implementação de um método de transposição e filtragem de frequência. Geralmente, a força eletromotriz (modulada) tem um valor médio diferente de zero, tanto devido a referenciamento voluntário de um dos dois terminais do enrolamento secundário a um potencial elétrico definido (massa elétrica, por exemplo), ou devido a referenciamento por acoplamento capacitivo do potencial médio disso ao potencial do ambiente (por exemplo, a massa mecânica) no caso de uma medição de alta impedância ao enrolamento secundário. Este exemplo ilustrativo aplicado ao valor médio da força eletromotriz também é aplicável a qualquer componente de frequência do sinal elétrico, indiferente da origem disso, que está situado fora de uma banda de frequência de interesse -Δf a +Δf sobre a frequência de modulação, ou, em outras palavras que está situada fora de uma banda de frequência de interesse -Δf a +Δf sobre a frequência zero seguindo o método de transposição de frequência.

Primeiro aspecto

[00107] Figura 9A é um diagrama representando a progressão teórica esperada dos sinais de amplitude V e V' de acordo com a posição angular Δ, em um sensor indutivo do tipo descrito acima combinando as opções de concretização na Figura 5 (dois secundários compensados espacialmente por um quarto de um período elétrico) e 7 (cada secundário compreende 2N espiras de direções de enrolamento alternadas). Como visto na Figura 9A, as amplitudes teóricas esperadas V e V' são sinais periódicos triangulares tendo um período igual ao período elétrico do sensor, variando linearmente entre os valores Vmin e Vmax, com um offset angular de um quarto de um período elétrico com respeito ao outro. Realmente, teoricamente, como indicado na Patente EP0182085 mencionada acima (coluna 12, linhas 22 a 57), a amplitude da gama da tensão elétrica medida aos terminais de enrolamento secundário de um sensor indutivo é proporcional à área da porção de superfície de padrões condutivos do alvo situado enfrentando este enrolamento secundário. Porém, nos exemplos de concretizações descritas acima, a porção de superfície condutiva do alvo situado enfrentando os padrões de circuito elétrico ou espiras do enrolamento secundário varia linearmente com a posição angular θ, para os padrões 123i+ e para os padrões 123i- na Figura 7. Portanto, os sinais V e V' deveriam variar linearmente por porções de acordo com a posição θ.

[00108] Os inventores observaram, porém, que na prática a variação dos sinais V e V' de acordo com o posição θ geralmente tem zonas não lineares largas em um período elétrico do sensor. Mais especificamente, na prática, a variação dos sinais V e V' de acordo com o posição θ realmente tem duas zonas substancialmente lineares de gama reduzida em um período elétrico do sensor, estas zonas estando centradas aproximadamente nos cruzamentos de zero das amplitudes V e V', mas, entre estas zonas lineares, zonas saturadas e fato menos lineares são inseridas, estas zonas estando centradas aproximadamente em extremos das amplitudes V e V'.

[00109] A baixa linearidade das amplitudes V e V' de acordo com a posição θ envolve desvantagens. Em particular, por meio de exemplo não restritivo, ter gamas de linearidade reduzida não torna possível se beneficiar completamente dos métodos de processamento de sinal descritos nas Patentes FR2914126 e FR2891362.

[00110] Figura 9B é um diagrama representando a progressão atual, tipicamente obtida na prática, dos sinais V e V' de acordo com o posição angular θ em um sensor indutivo do tipo descrito acima. Como visto na Figura 9B, os sinais V e V' só variam linearmente em porções de gama angular reduzida θL da gama de medição do sensor, chamadas gamas de linearidade. Por meio de exemplo, cada gama de linearidade θL tem uma gama entre 20% e 90% do meio período elétrico do sensor (igual a α° no exemplo mostrado). A gama de linearidade θL está por exemplo definida como sendo a gama angular máxima, substancialmente centrada no valor médio da amplitude V, para qual é possível achar uma aproximação linear VL na amplitude V, tal que a diferença EL entre a aproximação linear VL e a amplitude V seja menos do que um limiar EL0, o limiar EL0 estando por exemplo definido como uma porcentagem dos extremos da amplitude V, por exemplo em uma gama de valores entre 0,01% e 10% dos extremos da amplitude V de acordo com o grau de linearidade buscado para o sensor. Em outras palavras, a gama de linearidade θL é a gama angular máxima da qual a amplitude V varia substancialmente linearmente com a posição do alvo com respeito ao transdutor, dentro de uma aproximação máxima de valor fixo EL0. Na prática, é buscado geralmente fazer o oposto, isto é, avaliar o erro de linearidade máximo ELM através de uma dada gama angular θL, por exemplo, mas não restritivamente a gama angular da qual é buscada para fazer a medição. Também, uma maneira adicional para avaliar a linearidade de um sensor é aquela de avaliar o erro de linearidade ELM, definido como a diferença máxima entre a amplitude V e a aproximação linear VL para uma dada gama αL. Preferivelmente, mas não restritivamente, a gama de linearidade buscada para um sensor com dois enrolamentos secundários é pelo menos 50% de um meio período elétrico, por exemplo entre 50% e 80% de um meio período elétrico quando os deslocamentos a serem medidos são rápidos e a observação de uma pluralidade de amostras da amplitude requer ir além de 50% de um meio período elétrico. Em um exemplo preferido adicional, a gama de linearidade buscada para um sensor com três enrolamentos secundários é pelo menos 33% de um meio período elétrico, por exemplo entre 33% e 50% de um meio período elétrico quando os deslocamentos a serem medidos são rápidos. Em seguida, a menos que especificado caso contrário e sem ser considerado ser uma escolha exclusiva, a descrição será limitada a apresentar um sensor com dois enrolamentos secundários, e os propósitos de legibilidade, a descrição será limitada a apresentar o erro de linearidade através de uma gama de linearidade buscada de 50% de um meio período elétrico, sem mencionar explicitamente estes termos, e se referindo ao erro de linearidade definido sob estes termos mencionando somente o erro de linearidade EL.

[00111] Os inventores observaram particularmente que, para uma dada distância de alvo-transdutor (e para uma determinada gama αL), o erro de linearidade EL geralmente aumenta quando o número N de pólos do sensor aumenta.

[00112] Porém, esta restrição não indica uso industrial de um sensor indutivo enquanto tal uso requer geralmente um número alto de pólos, tipicamente N=6, para assegurar uma medição robusta como declarado acima.

[00113] Seria desejável poder ter sensores de deslocamento indutivos, e particularmente sensores de multi-pólos, tendo um erro de linearidade mais baixo (ou gamas de linearidade mais largas) do que sensores existentes, em particular a fim de facilitar o processamento das amplitudes providas pelo sensor. Por meio de exemplo não restritivo, estender as gamas de linearidade pode tornar possível se beneficiar dos métodos de processamento de sinal descritos nas Patentes FR2914126 e FR2891362.

[00114] De acordo com um primeiro aspecto, é buscado, em um sensor de deslocamento indutivo, e particularmente (mas não somente) um sensor de multi- pólos, por exemplo sensor com dois pares de pólos ou mais e preferivelmente um sensor com seis pares de pólos ou mais, para reduzir o erro de linearidade EL através de uma dada gama angular αL, por exemplo através de uma gama αL se estendendo através de metade de um meio período elétrico do sensor para um sensor com dois enrolamentos secundários, ou através de um gama αL se estendendo mais de um terço de um meio período elétrico para um sensor com três enrolamentos secundários. Também pode ser levado em conta que é buscado aumentar a extensão da gama de linearidade do sensor, isto é, a extensão da gama de posição, incluída na gama de medição do sensor, em que a amplitude da gama da eletromotriz força aos terminais de um enrolamento secundário do sensor varia aproximadamente linearmente de acordo com a posição angular α do alvo com respeito ao transdutor.

[00115] Os estudos conduzidos pelos inventores demonstraram que a extensão da gama de linearidade de um sensor indutivo é dependente da distância de alvo- transdutor d, às vezes chamada abertura de ar, isto é, a distância entre o plano mediano dos enrolamentos secundários do transdutor, e os padrões condutivos do alvo. Por meio de exemplo, a distância de alvo-transdutor d está definida como sendo a distância entre o plano mediano dos enrolamentos secundários do transdutor e a superfície dos padrões condutivos do alvo orientado para o transdutor.

[00116] Figura 10 é um diagrama representando, para uma pluralidade de distâncias de alvo-transdutor separadas em um sensor indutivo do tipo descrito acima (por exemplo do tipo descrito com referência à Figura 7, onde N=6 pares de pólos), a progressão da amplitude V da gama da força eletromotriz medida aos terminais de um enrolamento secundário do transdutor de acordo com o posição angular θ do alvo. A curva V1 representa a progressão da amplitude V para uma distância de alvo- transdutor d1, a curva V2 representa a progressão da amplitude V para uma distância de alvo-transdutor d2 menos que d1, e a curva V3 representa a progressão da amplitude V para uma distância de alvo-transdutor d3 menos que d2. A linha V11, em formato de linha pontilhada, representa a aproximação linear da amplitude V1, a linha Vl2, em formato de linha pontilhada, representa a aproximação linear da amplitude V2, e a linha Vl3, em formato de linha pontilhada, representa a aproximação linear da amplitude V3. Como visto na Figura 10, o sinal V tem, na distância d3, uma amplitude máxima maior do que a amplitude máxima obtida nas distâncias d2 e d1. Por outro lado, o erro de linearidade EL2 da amplitude V, na distância d2, é menos que os erros de linearidade EL1 e EL3 da amplitude V nas distâncias d1 e d3, respectivamente.

[00117] Figura 11 é um diagrama representando a progressão, de acordo com a distância de alvo-transdutor, do erro de linearidade EL da amplitude V da gama da força eletromotriz medida aos terminais de um enrolamento secundário do transdutor de um sensor de deslocamento indutivo, por exemplo um sensor do tipo descrito com referência à Figura 7 (onde N=6 pares de pólos). Neste exemplo, o erro de linearidade EL corresponde, em uma dada gama de posições angulares θ se estendendo por exemplo através da metade do período elétrico do sensor (através de uma porção de monotonia da EMF), à diferença máxima (em valor absoluto) entre uma aproximação linear da resposta do sensor e a resposta atual medida. Como visto na Figura 11, há uma distância ótima de alvo-transdutor dopt para qual o erro de linearidade EL passa por um mínimo. Mais geralmente, os inventores observaram que um erro de linearidade mínimo pode ser observado em todos os tipos de sensor de deslocamento indutivo, indiferente do número de pares de pólos em particular. Este valor mínimo é alcançado para uma distância ótima de alvo-transdutor que é dependente da configuração do sensor (e particularmente do número de pares de pólos). É assim teoricamente possível obter uma resposta linear indiferente do sensor indutivo. O termo teoricamente denota que, quando o número de pares de pólos N é particularmente alto, a distância dopt fica extremamente pequena de modo a não mais ser mensurável na prática durante a precisão limitada e constrangimentos de uso de instrumentos de medição adequados.

[00118] De acordo com uma primeira concretização, um sensor de deslocamento indutivo é contemplado em que a distância de alvo-transdutor d está entre 0,8 e 1,5 vezes a distância dopt para qual o erro de linearidade da amplitude medido pelo sensor é mínimo. Deveria ser notado que esta distância ótima pode facilmente ser determinada usando testes, por exemplo desenhando curvas do tipo representado na Figura 11.

[00119] Os inventores observaram porém que, na prática, para alguns sensores, e particularmente sensores tendo um número N alto de pares de pólos, tipicamente maior que ou igual a três e mais particularmente para N maior que ou igual a seis, a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade pode ser relativamente pequena, por exemplo menos de 0,2 mm, que pode por problemas para alguns tipos de medição, particularmente em ambientes industriais em que tais distâncias são inaceitáveis, particularmente devido a tolerâncias de fabricação, montagem e uso.

[00120] Além disso, os inventores observaram que a distância ótima de alvo- transdutor em termos de linearidade é dependente de uma pluralidade de parâmetros adicionais, incluindo parâmetros geométricos do sensor tal como o diâmetro exterior do transdutor e/ou do alvo. Mais particularmente, os inventores observaram que quando o diâmetro dos sensores aumenta, a distância ótima de alvo-transdutor aumenta e pode adotar um valor relativamente alto, por exemplo maior que 1 mm, que pode por problemas para alguns tipos de medições, particularmente em ambientes industriais em que é buscado assegurar um projeto um pouco compacto.

[00121] No caso onde a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade é incompatível (excessivamente alta ou excessivamente baixa) com o ambiente de medição, é possível contemplar posicionamento na distância de alvo- transdutor mais perto possível à distância ótima nos limites de constrangimento ambiental, e corrigir a não linearidade aplicando processamento matemático (pós- processamento) do sinal de medição. Os inventores observaram porém que, na prática, esta solução tem limitações em termos de precisão e robustez, e não é particularmente adequada para a implementação dos métodos de processamento de sinal descritos nas Patentes FR2914126 e FR2891362.

[00122] Uma primeira solução proposta pelos inventores e ilustrada pelas Figuras 12A a 12D, 13A a 13C, 14 e 15, é aquela de adicionar ao sensor uma parte de confinamento de campo eletromagnético adicional, colocado a uma distância específica do enrolamento primário do transdutor, escolhida de modo a aumentar a distância de alvo-transdutor significativamente em termos de linearidade.

[00123] Figuras 12A a 12D são vistas de seção transversal ilustrando esquematicamente quatro exemplos de concretizações de um sensor de deslocamento angular indutivo.

[00124] No exemplo na Figura 12A, o sensor compreende um transdutor 201 e um alvo 203, arranjados a uma distância de alvo-transdutor d (d sendo neste exemplo a distância entre o plano mediano dos enrolamentos secundários do transdutor e o plano da superfície dos padrões condutivos do alvo orientados para o transdutor), e não compreende uma parte de confinamento de campo adicional.

[00125] No exemplo na Figura 12B, o sensor compreende um transdutor 201 e um alvo 203, arranjados a uma distância de alvo-transdutor d, e ademais compreende uma parte de confinamento de campo adicional 205 feita de um material condutivo, por exemplo feita do mesmo material como os padrões condutivos do alvo, ou de qualquer outro material condutivo, opcionalmente magnético, tal como ferro, aço, alumínio, cobre, etc. Neste exemplo, a parte 205 está arranjada no lado do alvo 203 oposto ao transdutor 201 (isto é, o alvo 203 está situado entre o transdutor 201 e a parte 205), a superfície da parte 205 orientada para o alvo 203 sendo preferivelmente aproximadamente paralela com o plano mediano do transdutor, e portanto também aproximadamente paralela com o plano mediano do alvo (sujeito à imprecisão de montagem). A parte de confinamento de campo 205 é preferivelmente periódica ao longo de uma direção paralela com um grau de liberdade de deslocamento do sensor, isto é, periódica por revolução (sobre um eixo que é aproximadamente o eixo de simetria do alvo) no caso de um sensor de posição angular, o período espacial dos padrões condutivos da parte de confinamento sendo preferivelmente separados daquele dos padrões condutivos do alvo. Por meio de exemplo ilustrativo, mas não restritivo, a parte 205 é simétrica por revolução. A parte 205 está arranjada a uma distância de parte-transdutor l, definida neste exemplo como sendo a distância entre o plano mediano dos enrolamentos primários do transdutor, e o plano da superfície dos padrões condutivos da parte orientada para o transdutor. A parte 205 é preferivelmente conectada rigidamente ao alvo, isto é, móvel com respeito ao transdutor quando a posição do alvo com respeito ao transdutor muda.

[00126] No exemplo na Figura 12C, o sensor compreende um transdutor 201 e um alvo 203, arranjados a uma distância de alvo-transdutor d, e ademais compreende uma parte de confinamento de campo adicional 205', por exemplo idêntica ou semelhante à parte 205 na Figura 12B. A parte 205' é preferivelmente periódica por revolução, e por exemplo simétrica por revolução, sobre um eixo de simetria que é aproximadamente o eixo de simetria do enrolamento primário do transdutor. Neste exemplo, a parte 205' está colocada no lado do transdutor 201 oposta ao alvo 203 (isto é, o transdutor 201 está situado entre o alvo 203 e a parte 205'). A parte 205' está arranjada a uma distância de parte-transdutor l'. Por meio de exemplo, a distância l' está definida como sendo a distância entre o plano mediano dos enrolamentos primários do transdutor, e o plano da superfície dos padrões condutivos da parte orientada para o transdutor. A parte 205' é preferivelmente conectada rigidamente ao transdutor, isto é, fixada com respeito ao transdutor quando a posição do alvo com respeito ao transdutor muda.

[00127] No exemplo na Figura 12D, o sensor compreende um transdutor 201 e um alvo 203, arranjados a uma distância de alvo-transdutor d, uma primeira parte de confinamento de campo 205 (por exemplo idêntica ou semelhante à parte 205 na Figura 12B) arranjada no lado do transdutor 201 oposto ao alvo 203, a um distância l do transdutor, e um segunda parte de confinamento de campo 205' (por exemplo idêntica ou semelhante à parte 205' na Figura 12C), arranjada no lado do alvo 203 oposto ao transdutor 201, a um distância l' do transdutor (isto é, o transdutor 201 e o alvo 203 estão situados entre as partes 205 e 205').

[00128] As partes 205 e/ou 205' podem ser conectadas eletricamente ou não, em pontos ou de uma maneira distribuída espacialmente, a outros elementos do sensor. Em particular, a parte 205 pode ser conectada eletricamente a um ou uma pluralidade de padrões condutivos do alvo, e a parte 205' pode ser conectada eletricamente a um potencial elétrico disponível no transdutor, por exemplo a um ponto de um enrolamento secundário, a um ponto do enrolamento primário, ou ao terra do transdutor.

[00129] Figura 13A é um diagrama incluindo quatro curvas ELA, ELB, ELC e ELD representando respectivamente, para os quatro exemplos de um sensor nas Figuras 12A a 12D, a progressão do erro de linearidade EL do sensor de acordo com a distância de alvo-transdutor. Cada uma das curvas ELA, ELB, ELC e ELD é do mesmo tipo como a curva na Figura 11, isto é, passa por um valor de erro de linearidade para uma certa distância ótima de alvo-transdutor, doptA, doptB, doptC e doptD, respectivamente. Como visto na Figura 13A, a distância doptA é menos que a distância doptB, que é em troca menos que a distância doptC, que é em troca menos que a distância doptD. Os testes conduzidos pelos inventores demonstraram que somar uma ou uma pluralidade de partes de confinamento de campo adicionais pode aumentar a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade de um sensor de deslocamento indutivo de várias dezenas de milímetros a vários milímetros.

[00130] O posicionamento ao longo do eixo Z das partes de confinamento de campo adicional, e mais especificamente a distância entre esta ou estas partes e o enrolamento primário do transdutor, tem uma influência na efetividade do aumento na distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade resultando de somar esta ou estas partes. Há portanto uma(s) (algumas) distância ótima lopt e/ou lopt' entre o enrolamento primário e as partes de confinamento de campo adicional, tal que a distância ótima de alvo-transdutor dopt seja aumentada para atingir um valor entre 0,65 e 1,25 vezes a distância d que é buscada para ter o sensor operando, este valor buscado estando possivelmente, mas não restritivamente entre 0,5 e 1,5 mm, que é uma gama de valores compatível com várias aplicações industriais.

[00131] Figura 13B é um diagrama representando a progressão, para um sensor de deslocamento angular indutivo do tipo descrito acima, da distância ótima de alvo- transdutor dopt em termos de linearidade, de acordo com a relação da distância de parte-primária dpipr' através da distância de alvo-primária dcpr, no caso de adição da parte de confinamento de campo adicional 205' como representado na Figura 12C ou 12D. Como visto na Figura 13B, a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade aumenta quando a relação dpipr'/dcpr diminui.

[00132] Figura 13C é um diagrama representando a progressão, para um sensor de deslocamento angular indutivo do tipo descrito acima, da distância ótima de alvo- transdutor dopt em termos de linearidade, de acordo com a relação da distância de parte-primária dpipr através da distância de alvo-primária dcpr, no caso de adição da parte de confinamento de campo adicional 205 como representado na Figura 12B ou 12D. Como visto na Figura 13C, a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade aumenta quando a relação dpipr'/dcpr diminui.

[00133] Em outras palavras, se o transdutor for considerado como uma montagem em que as camadas constituintes não são diferenciadas, a distância ótima de alvo- transdutor dopt pode ser dita aumentar quando a relação l/d (respectivamente l'/d) diminui.

[00134] Sob estas condições, um exemplo ilustrativo, mas não restritivo de posicionamento das partes de confinamento de campo adicional na Figura 12D, é aquele de colocar: - a parte superior 205' a uma distância do enrolamento primário aproximadamente entre 0,5 e 2 vezes a distância separando o enrolamento primário e a área de superfície dos padrões condutivos do alvo; - a parte inferior 205 a uma distância do enrolamento primário aproximadamente entre 1,3 e 3 vezes a distância separando o enrolamento primário e a área de superfície dos padrões condutivos do alvo.

[00135] Como tal, para uma dada configuração de sensor, a relação dpipr/dcpr e/ou a relação dpipr'/dcpr pode ser escolhida tal que a distância dopt seja compatível com os constrangimentos da aplicação, por exemplo tanto maior que ou igual a 0,3 mm, por exemplo entre 0,3 e 10 mm, e preferivelmente entre 0,5 e 1,5 mm, particularmente para um sensor incluindo um número alto N de pares de pólos, por exemplo N > 4 e preferivelmente N > 6.

[00136] Deveria ser notado que a escolha da distância acima mencionada entre a parte de confinamento de campo e o transdutor não é geralmente ótima em termos de nível de sinal provido pelos enrolamentos secundários do transdutor. Realmente, a esta distância, a parte condutiva 205/205' causa uma redução não desprezível no nível do sinais V e V' providos pelo transdutor. Deveria ser notado em particular na técnica anterior de medição de deslocamento angular indutiva, é aceito separar as partes condutivas sujeitas a modificar a distribuição espacial do campo eletromagnético que é estabelecido na presença só dos elementos primários, secundários e alvo tanto quanto possível. Este critério de dimensionamento se aplica em particular no caso de telas eletrostáticas (ou telas protetoras), que, quando providas, são arranjadas a distâncias ao longo do eixo Z muito maiores do que as distâncias contempladas nas concretizações descritas, de modo a não atenuar o nível de sinal desejado medido ao secundário excessivamente.

[00137] Porém, as concretizações propostas definem um compromisso que pode ser apropriado em aplicações para quais a linearidade é importante, e particularmente em aplicações em que é buscado implementar métodos de processamento de sinal do tipo descrito nas Patentes FR2914126 e FR2891362 mencionadas acima.

[00138] Figuras 14 e 15 são vistas dianteiras representando exemplos de partes de confinamento de campo 205 sujeitas a serem usadas em um sensor de deslocamento indutivo do tipo descrito acima (as partes 205' dos sensores mencionados acima podem ter configurações semelhantes ou idênticas). No exemplo na Figura 14, a parte 205 é um mero disco feito de um material condutivo (por exemplo metal) tendo um diâmetro por exemplo maior que ou igual ao diâmetro exterior do alvo. Alternativamente (não mostrado), o disco pode ser perfurado no centro dele, por exemplo com um furo menos que ou igual aos diâmetros internos dos padrões condutivos do alvo. No exemplo na Figura 15, a parte 205 é um disco do mesmo diâmetro, mas tendo estriamentos radiais aderentes ou fendas com os padrões do alvo, adequadas para obter um efeito de estrutura do tipo de Moiré com o alvo adequado para ampliar a influência da parte 205 na distribuição de campo a um enrolamento secundário do transdutor. As concretizações descritas, porém não estão restringidas a estes dois exemplos particulares.

[00139] Uma segunda solução para modificar a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade, adequada para uso além disso ou como uma alternativa a somar uma parte de confinamento de campo condutiva, é ilustrada pelas Figuras 16A, 16B e 17.

[00140] Figuras 16A e 16B ilustram dois exemplos de concretizações de um sensor de posição angular indutivo. Nas Figuras 16A e 16B, só o alvo do sensor foi representado. O arranjo do transdutor, e particularmente do enrolamento primário disso ou dos enrolamentos secundários disso, é consistente com o arranjo do alvo, e pode facilmente ser deduzido da forma do alvo ao ler o anterior. Neste exemplo, o alvo do sensor na Figura 16A é semelhante ou idêntico ao alvo na Figura 3B. O alvo do sensor na Figura 16B também compreende N padrões condutivos 137i na forma de um setor de tira anular de abertura angular > aproximadamente igual a um meio período elétrico (por exemplo 360°/2N), os N padrões 137i sendo distribuídos regularmente ao longo de uma tira anular descrita pelo alvo. O alvo no Figura 16B difere do alvo na Figura 16A visto que os padrões condutivos 137i têm dimensões radiais diferentes (menos no exemplo mostrado) das dimensões radiais do padrões condutivos 117i do alvo na Figura 16A. Mais particularmente, a tira anular determinando a forma dos padrões condutivos 137i tem um raio externo Rext substancialmente idêntico àquele da tira anular determinando a forma dos padrões 117i neste exemplo, mas tem um raio interno Rint menos que aquele da tira anular dos padrões condutivos 117i.

[00141] Os inventores observaram, como ilustrado por Figura 17, que, para um dado número de pares de pólos, a distância ótima de alvo-transdutor dopt em termos de linearidade da resposta do sensor varia de acordo com a relação Rint/Rext entre o raio interno e o raio externo da tira anular em que os padrões condutivos do alvo estão situados, e por conseguinte em que as espiras dos enrolamentos secundários do sensor estão situadas. Deveria ser notado que a concretização da Figura 16B, que consiste em variar a relação Rint/Rext modificando o raio interno Rint dos padrões condutivos do alvo, não é de nenhuma maneira exclusiva de concretizações adicionais adequadas para variar a relação Rint/Rext modificando tanto o raio externo Rext, ou ambos os raios em combinação.

[00142] Figura 17 é um diagrama representando a progressão, para um sensor de deslocamento angular indutivo do tipo descrito acima, da distância ótima de alvo- transdutor dopt em termos de linearidade, de acordo com a relação Rint/Rext. Como visto na Figura 17, a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade aumenta quando a relação Rint/Rext aumenta. Como tal, para uma dada configuração de sensor, a relação Rint/Rext pode ser escolhida tal que a distância dopt seja compatível com os constrangimentos da aplicação, por exemplo tanto maior que ou igual a 0,3 mm, por exemplo entre 0,3 e 10 mm, e preferivelmente entre 0,5 e 1,5 mm, particularmente para um sensor incluindo um número alto N de pares de pólos, por exemplo N > 4 e preferivelmente N > 6.

[00143] Em termos eletromagnéticos, apareceria que as modificações feitas aos raios interno e/ou externo do alvo têm o efeito de modificar a relação de forma de padrão condutivo, e em particular modificar a contribuição das bordas radiais com respeito à contribuição das bordas orto-radiais, esta relação das contribuições sendo um fator determinante da distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade dopt. Quando a relação Rint/Rext entre o raio interno e o raio externo do alvo aumenta, a porção de tira anular constituindo um padrão condutivo é comprimida ao longo da direção radial, induzindo uma redução na contribuição das bordas radiais para a distribuição de campo global medida pelo secundário, levada ao sinal de saída de secundário por um aumento na distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade. A solução descrita portanto consiste em modificar a distribuição espacial do campo eletromagnético, e mais particularmente a relação das contribuições radiais com respeito às contribuições orto-radiais, de modo a ajustar a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade dopt de forma que seja compatível com os constrangimentos da aplicação.

[00144] No sensor na Figura 16B, quando o raio interno Rint e/ou o raio externo Rext do alvo na Figura 16B mudam, os raios interno e externo do transdutor associado mudam preferivelmente substancialmente nas mesmas proporções, de modo a maximizar o nível de sinal recebido pelo secundário. Maximizando o nível de sinal à saída secundária, referência é feita mais especificamente a maximizar o declive à origem do sinal em lugar de maximizar os valores adotados pelos extremos de sinal para algumas posições.

[00145] Para um dado conjunto de raios de alvo interno Rint e externo Rext, o sinal recebido pelo secundário do transdutor associado é máximo quando a tira anular definindo os padrões do alvo e a tira anular definindo os padrões do secundário estão sobrepostos cobertas substancialmente, ou em outras palavras, quando as bordas orto-radiais externas e internas respectivamente do alvo e os ramais orto-radiais externos e internos respectivamente do secundário estão sobrepostos.

[00146] Deveria ser notado que para um dado tamanho de sensor (e particularmente para um limite de raio externo superior e um limite de raio interno inferior), aumentar a relação Rint/Rext equivale a diminuir a área de superfície dos padrões condutivos do alvo, que induz uma diminuição na amplitude das variações do nível de sinal de saída de sensor de acordo com a posição do alvo com respeito ao transdutor. Como tal, na técnica anterior de medição de deslocamento angular indutiva, o diâmetro interno e o diâmetro externo da tira anular em que os padrões condutivos do alvo estão situados, e consequentemente em que as espiras dos enrolamentos secundários do sensor estão situadas, são projetados de modo a ocupar a área de superfície máxima disponível no dado tamanho, o tamanho sendo geralmente restringido pela abertura interna e o diâmetro externo do substrato e/ou da cobertura em que o sensor está integrado, ou pelo diâmetro externo do eixo sobre o qual o sensor é provido e pelo diâmetro interno das partes de interface entre as quais o sensor está alojado.

[00147] Não obstante, a solução proposta consistindo em modificar a relação Rint/Rext define um compromisso que pode ser apropriado em aplicações para as quais linearidade é importante.

[00148] Uma terceira solução para modificar a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade, adequada para uso além disso ou como uma alternativa a somar uma parte de confinamento de campo adicional, e/ou a modificar a relação Rint/Rext, é ilustrada pelas Figuras 18A, 18B e 19.

[00149] Esta terceira solução segue a mesma lógica como a solução que há pouco foi descrita, visto que consiste em modificar o fator de forma dos padrões condutivos do alvo e/ou das espiras de enrolamento secundário correspondentes, e particularmente de modificar a relação entre a dimensão radial e a dimensão orto- radial dos padrões do alvo e/ou espiras de enrolamento secundário, de modo a adaptar a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade aos constrangimentos da aplicação.

[00150] Figura 18A ilustra três exemplos de concretizações de um sensor de posição angular do tipo descrito acima. Na Figura 18A, só um padrão condutivo do alvo, designado respectivamente pelas referências 117i para o primeiro exemplo (linha sólida), 117i' para o segundo exemplo (linha tracejada), e 117i'' para o terceiro exemplo (linha pontilhada), foi mostrado. Em cada exemplo, o alvo é obtido repetindo regularmente o padrão condutivo representado ao longo de uma tira anular circular. Os raios internos e externos do padrões 117i, 117i', e 117i'' são substancialmente idênticos, mas os padrões 117i, 117i', e 117i'' diferem um do outro pelas dimensões angulares disso. Mais particularmente, neste exemplo, a abertura angular do padrão 117i' é aproximadamente igual a um meio período elétrico (por exemplo 360°/2N), como descrito acima, a abertura angular do padrão 117i'' é maior do que um meio período elétrico de um valor > Δ1, por exemplo entre 0% e 50% de um meio período elétrico, e a abertura angular do padrão 117i menos que 360°/2N de um valor é > Δ2, por exemplo entre 0% e 50% de um meio período elétrico.

[00151] Como para a concretização da solução nas Figuras 16A, 16B e 17, o arranjo do secundário do transdutor é preferencialmente consistente com o arranjo dos padrões condutivos do alvo, isto é, a abertura angular dos padrões secundários adaptados aos padrões 117i' do alvo é substancialmente igual a um meio período elétrico (por exemplo 360°/2N), a abertura angular dos padrões secundários adaptados aos padrões 117i'' do alvo é maior que 360°/2N de um valor substancialmente igual a αΔ1, e a abertura angular dos padrões secundários adaptados ao alvo 117i menos que 360°/2N de um valor é substancialmente igual a αΔ2. Na prática, quando a abertura angular dos padrões secundários adota um valor maior que um meio período elétrico do sensor, pode ser contemplado, a fim de prover isolamento elétrico entre trilhas de espira adjacentes, modificar a forma das trilhas em pelo menos um plano de metalização, e/ou aumentar o número de planos de metalização. Uma opção de concretização adicional pode consistir em limitar a abertura angular máxima dos padrões dos secundários para substancialmente um meio período elétrico, e só variar a abertura angular dos padrões do alvo (dos valores αΔ1 ou αΔ2). Neste caso, a abertura angular dos padrões de enrolamento secundário do transdutor não é estritamente consistente com a abertura angular dos padrões do alvo.

[00152] Os inventores observaram que a distância ótima de alvo-transdutor dopt em termos de linearidade da resposta do sensor varia conforme o desvio angular αΔ entre a abertura angular escolhida para os padrões do alvo e o secundário, e o abertura angular nominal α igual a um meio período elétrico do sensor.

[00153] Figura 19 é um diagrama representando a progressão, para um dado sensor de deslocamento angular de multi-pólos do tipo descrito acima e ilustrado nas Figuras 18A e 18B, da distância ótima de alvo-transdutor dopt em termos de linearidade, de acordo com o valor αΔ. Como visto na Figura 19, a distância ótima de alvo-transdutor em termos de linearidade diminui quando o valor αΔ aumenta para valores negativos, e reciprocamente aumenta quando o valor αΔ aumenta para valores positivos. Como tal, para uma dada configuração de sensor, a abertura angular dos padrões condutivos do alvo pode ser modificada por um valor αΔ com respeito ao valor nominal α (igual a um meio período elétrico, por exemplo 360°/2N), o valor αΔ sendo escolhido tal que a distância dopt seja compatível com os constrangimentos da aplicação, por exemplo tanto maior que ou igual a 0,3 mm, por exemplo entre 0,3 e 10 mm, e preferivelmente entre 0,5 e 1,5 mm, particularmente para um sensor incluindo um número alto N de pares de pólos, por exemplo N > 4 e preferivelmente N > 6.

[00154] Soluções foram descritas para reduzir o erro de linearidade (ou aumentar a extensão da gama de linearidade) da resposta de um sensor de deslocamento indutivo, como também para modificar, isto é, aumentar ou reduzir conforme a situação inicial, a distância de alvo-transdutor para qual um sensor de deslocamento indutivo tem ou alcança características ótimas em termos de linearidade.

[00155] Deveria ser notado que se o erro de linearidade permanecer excessivamente alto no entanto (ou se a extensão da gama de linearidade obtida permanecer insuficiente), um ou uma pluralidade de enrolamentos secundários adicionais, deslocados espacialmente (por um offset angular substancialmente igual entre si), pode ser somado, de modo a reduzir a extensão da gama de linearidade mínima requerida para reconstrução própria da informação em relação a posicionamento e/ou deslocamento do alvo, em combinação com a aplicação das soluções descritas acima. Por meio de exemplo ilustrativo, no sensor na Figura 5, em vez de prover dois enrolamentos secundários idênticos deslocados espacialmente por um quarto de um período elétrico, é possível contemplar três enrolamentos secundários idênticos deslocados espacialmente por um sexto do período elétrico do sensor.

[00156] Além disso, deveria ser notado que as soluções descritas acima podem ser adaptadas a sensores de deslocamento lineares indutivos, por exemplo "desenrolando" os padrões em forma de tira circular descritos acima a fim de converter os mesmos em padrões em forma de tira retilínea.

[00157] Além disso, deveria ser notado que as soluções descritas acima podem ser adaptadas a sensores de deslocamento angulares indutivos em que o transdutor tem uma abertura angular menos que 360°, por exemplo menos que 180° a fim de habilitar montagem "do lado" do transdutor sobre um eixo rotativo, em lugar de uma montagem "por". Neste caso, a abertura angular do alvo pode ter um valor de 360°, independente da abertura angular do transdutores, ou adotar um valor menos que 360°, correspondendo por exemplo à gama de deslocamento angular da aplicação. Segundo aspecto

[00158] Os inventores ademais observaram que, na prática, independentemente do assunto de linearidade, sensores de deslocamento indutivos existentes, e particularmente sensores de multi-pólos, são sensíveis a várias perturbações induzidas por efeito de acoplamento. Tais perturbações ocorrem por exemplo na zona de transdução, isto é, diretamente ao secundário do transdutor, e além disso na zona de conexão elétrica entre o secundário do transdutor e um bloco de condicionamento funcional dos meios eletrônicos. Estas perturbações particularmente caracterizam o acoplamento de perturbações eletromagnéticas de fora do sensor (isto é, não geradas pelo enrolamento primário), acoplamento indutivo direto do enrolamento primário com o enrolamento secundário (isto é, a proporção de acoplamento indutivo permanecendo constante indiferente da posição do alvo), e/ou acoplamento capacitivo entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário. Estas perturbações podem causar flutuações indesejáveis do sinais de saída de sensor e erros de interpretação de sinais de saída de sensor.

[00159] Seria desejável poder se beneficiar de sensores de deslocamento indutivos, e particularmente sensores de multi-pólos, menos sensíveis a perturbações parasitárias e/ou menos sujeitos a acoplamentos parasitários que sensores existentes.

[00160] Como tal, de acordo com um segundo aspecto, é buscado reduzir a sensibilidade a perturbações e efeitos de acoplamento parasitários de sensores de deslocamento indutivos de multi-pólos, e mais particularmente dos sensores do tipo descrito com referência à Figura 7, isto é, em que os enrolamentos secundários cada um compreende 2N espiras de direções de enrolamento alternadas, N sendo o número de pares de pólos do sensor. Para isto, os inventores propõem um arranjo particular dos enrolamentos secundários do sensor, que será descrito em seguida.

[00161] Figuras 20A e 20C ilustram esquematicamente dois exemplos de concretizações de um sensor de deslocamento angular indutivo, de abertura angular 360°, consistindo em N=6 pares de pólos, e fazendo uma medição diferencial espacialmente (por exemplo como descrito com referência à Figura 7). Nas Figuras 20A e 20C, só um secundário 213 de cada sensor foi mostrado, a concretização do enrolamento primário, do alvo, e, opcionalmente, um ou uma pluralidade de enrolamentos secundários deslocados espacialmente com respeito ao enrolamento 213, estando dentro do domínio daqueles qualificados na técnica na base das explicações da descrição presente. Neste exemplo, o secundário do sensor na Figura 20A e o secundário do sensor na Figura 20C são semelhantes ou idênticos ao secundário na Figura 7, exceto que as conexões elétricas entre as espiras são mostradas. O secundário na Figura 20A mostra um primeiro método para interconectar as espiras, por meio de que a abertura angular inteira da tira anular da qual o secundário se estende é atravessada uma primeira vez, por exemplo na direção trigonométrica na figura, e a tira anular inteira é atravessada uma segunda vez, esta vez na direção horária, de modo a alcançar a extremidade de terminal elétrico E2 para a extremidade de começo elétrico E1, e por esse meio fechar o circuito de medição. O secundário na Figura 20C mostra um segundo método para interconectar as espiras, por meio de que uma primeira metade da abertura angular da tira anular da qual o secundário se estende é atravessada primeiro, por exemplo na direção trigonométrica na figura, então o caminho de retorno é atravessado na direção horária de modo a alcançar a extremidade de entrada E1, então a outra metade da abertura angular da tira anular da qual o secundário se estende é atravessada, mantendo a direção horária de rotação, e então o caminho de retorno é atravessado na direção trigonométrica de modo a alcançar a extremidade de terminal elétrico E2 para a extremidade de começo elétrico E1, e por esse meio fechar o circuito de medição como para o secundário no Figura 20A.

[00162] Figuras 20B e 20D são vistas dianteiras representando esquematicamente um exemplo de uma concretização de um transdutor de um transdutor de deslocamento linear indutivo. Os sensores nas Figuras 20B e 20D são sensores em que um alvo (não mostrado) compreendendo N padrões condutivos é adequado para se mover em translação ao longo de uma direção retilínea x com respeito ao transdutor. O sensor na Figura 20B é por exemplo do mesmo tipo como o sensor na Figura 20A, adaptado a uma configuração linear, que consiste essencialmente em "desenrolar" as tiras anulares circulares do sensor na Figura 20A e substituir os padrões condutivos e espiras na forma de um setor de tira anular, por padrões condutivos e espiras tendo uma forma geral retangular ou quadrada. O sensor na Figura 20D é por exemplo do mesmo tipo como o sensor na Figura 20C, adaptado a uma configuração linear. Nas Figuras 20B e 20D, só um enrolamento secundário 213 de cada sensor foi mostrado, a concretização do alvo, do enrolamento primário, e, opcionalmente, um ou uma pluralidade de enrolamentos secundários adicionais deslocados espacialmente com respeito ao enrolamento 213 estando dentro do domínio daqueles qualificados na técnica na base das explicações na descrição presente. Por meio de exemplo e ao contrário do enrolamento primário dos sensores angulares nas Figuras 20A e 20C, um exemplo de enrolamento primário obtido quando o conjunto de duas espiras concêntricas 101a e 101b por exemplo descritas para o sensor na Figura 1A é "desenrolado", consiste por exemplo em uma única espira para um sensor linear como descrito nas Figuras 20B e 20D, opcionalmente consistindo em uma pluralidade de revoluções. A espira do enrolamento primário tem por exemplo uma forma geral retangular, de dimensão ao longo de y semelhante à dimensão ao longo de y dos padrões condutivos do alvo e/ou das espiras do secundário como descrito acima, e de dimensão ao longo de x maior que a dimensão ao longo de x dos padrões condutivos do alvo e/ou das espiras do secundário, de forma que a contribuição para a distribuição de campo eletromagnético global, criado nos ramais primários orientados ao longo de y e que estão situados a ambas as extremidades ao longo de x do primário, estão atenuados relativamente na redondeza dos ramais secundários orientados ao longo de y e que estão situados a ambas as extremidades ao longo de x do secundário. Em particular, para um transdutor com um único enrolamento secundário, a gama ao longo de x do primário será maior do que a gama ao longo de x do secundário, e preferivelmente, mas não exclusivamente, maior por pelo menos um meio período elétrico do sensor, distribuído igualmente (a um quarto de um período elétrico) a cada extremidade do sensor. Como regra geral, um exemplo preferido de concretização do enrolamento primário de um sensor de deslocamento linear indutivo é uma espira tendo uma forma geral retangular e uma gama maior do que a gama global do conjunto de secundários, por exemplo mas não exclusivamente, maior por pelo menos um meio período elétrico do sensor, distribuído igualmente (a um quarto de um período elétrico) a cada extremidade do sensor.

[00163] Nos exemplos nas Figuras 20B e 20D, os sensores compreendem N=6 pares de pólos. Porém, as concretizações descritas não estão restringidas a este caso particular.

[00164] No exemplo do sensor na Figura 20D, o enrolamento secundário 213 se estende em uma zona tendo uma dimensão Dtot paralela com o grau de liberdade do sensor, isto é, paralela com a direção x de deslocamento do alvo com respeito ao transdutor. O enrolamento 213 compreende 2N voltas ou espiras de direções de enrolamento alternadas conectadas eletricamente em série entre as extremidades E1 e E2 disso. Mais particularmente, o enrolamento 213 compreende N voltas ou espiras 213i+ tendo a mesma primeira direção de enrolamento, e N voltas ou espiras 213i- tendo a mesma segunda direção de enrolamento oposta à primeira direção, cada espira 213i+ ou 213i- tendo uma dimensão ao longo da direção x aproximadamente igual a um meio período elétrico do sensor (isto é, por exemplo aproximadamente igual a Dtot/2N), e as espiras 213i- e 213i+ estando justapostas em pares em alternação ao longo da zona de dimensão Dtot do enrolamento secundário.

[00165] De acordo com uma segunda concretização, o enrolamento secundário consiste em: uma primeira seção condutiva enrolada 213A formando N meia espiras de direções alternadas, se estendendo entre uma primeira extremidade E1 do enrolamento, situada aproximadamente ao ponto médio da distância Dtot ao longo da qual o enrolamento 213 se estende paralelo com a direção x, e um primeiro ponto intermediário A do enrolamento, situado a uma primeira extremidade da distância Dtot; um segunda seção condutiva enrolada 213B formando N meia espiras de direções alternadas, complementares às N meia espiras da seção 213A, se estendendo entre o ponto A e um segundo ponto intermediário M do enrolamento, aproximadamente ao ponto médio da distância Dtot; uma terceira seção condutiva enrolada 213C formando N meia espiras de direções alternadas, se estendendo entre o ponto M e um terceiro ponto intermediário B do enrolamento, situado na segunda extremidade da distância Dtot; e uma quarta seção condutiva enrolada 213D formando N meia espiras de direções alternadas, complementares às N meia espiras da seção 213C, se estendendo entre o ponto B e uma segunda extremidade E2 do enrolamento, situada aproximadamente ao ponto médio da distância Dtot, na redondeza da primeira extremidade E1 do enrolamento.

[00166] Mais particularmente, no exemplo mostrado, na parte esquerda do enrolamento (na orientação da Figura), a seção 213A compreende N meia espiras em forma de U, em que os ramais verticais estão orientados em direções opostas ao longo de um direção y aproximadamente normal à direção x, e a seção 213B compreende N meia espiras em forma de U, em que os ramais verticais estão orientados alternadamente em direções opostas ao longo da direção y. Cada meia espira em forma de U da seção 213A tem os ramais verticais dela aproximadamente alinhados com os ramais verticais de uma meia espira em forma de U de orientação oposta da seção 213B. As seções 213C e 213D estão arranjadas de acordo com um arranjo semelhante na parte direita do enrolamento. Como tal, neste exemplo, as porções ortogonais de enrolamento 213 para a direção de deslocamento x são atravessadas duas vezes e duas vezes só pelo fio ou trilha do enrolamento (exceto para as duas porções de extremidade ortogonais do enrolamento situadas a ambas as extremidades da distância Dtot que, neste exemplo, são atravessadas uma única vez - esta exceção não surge porém no caso de um sensor angular de abertura angular de 360°, em que todas as porções radiais do enrolamento primário podem ser atravessadas duas vezes e duas vezes só pelo fio ou trilha do enrolamento), e as porções do enrolamento 213 paralelas com a direção de deslocamento x são atravessadas uma vez e uma vez só pelo fio ou trilha do enrolamento.

[00167] Em termos de caminho viajado pelo circuito elétrico constituinte dos padrões do enrolamento secundário, a concretização da solução na Figura 20D corresponde à concretização de uma solução do tipo descrito com referência à Figura 20B, e através de transposição linear-angular também corresponde à concretização das soluções nas Figuras 20A e 20C. Por outro lado, a sequência por meio de que este caminho é viajado difere entre o transdutor na Figura 20D (e através de transposição do transdutor na Figura 20C), e o transdutor na Figura 20B (e através de transposição do transdutor na Figura 20A). Em particular, o arranjo descrito com referência às Figuras 20D e 20A é projetado de modo a mostrar um ponto de conexão intermediário M entre as extremidades E1 e E2.

[00168] O enrolamento 213 pode ser provido, além dos terminais de conexão PE1 e PE2 nas extremidades E1 e E2 disso, com um terceiro terminal de acesso PM conectado ao ponto médio M do enrolamento.

[00169] No caso de sensores de multi-pólos compreendendo um número par N de pares de pólos, e como representado na Figura 20D, o enrolamento secundário tem tantas espiras 213i+ (chamadas positivas) na direita como espiras 213i+ na esquerda (N/2 em cada lado), e consequentemente o enrolamento secundário tem tantas espiras 213i- (chamadas negativas) na direita como espiras 213i- na esquerda (N/2 em cada lado).

[00170] Uma vantagem do arranjo enrolamento secundário na Figura 20D quando o número de pares de pólos adota um valor par, se acha em que a indução é substancialmente idêntica, para o sinal mais próximo, indiferente da posição do alvo com respeito ao transdutor, nas duas porções E1-M e E2-M em qualquer lado do ponto médio, enquanto habilitando as três conexões E1, E2 e M estarem situadas adjacentes entre si.

[00171] Esta concretização preferida em que o número de pares de pólos adota valores pares não é de nenhuma maneira exclusiva de outras concretizações. Alternativamente, se o número N de pares de pólos for alto, a escolha de um número impar N é perfeitamente aceitável como o erro de simetria de sinal entre a porção E1-M e a porção E2-M varia como uma função inversa de N.

[00172] Os inventores observaram que quando o sensor é concretizado de acordo com a segunda concretização, se o ponto médio M do enrolamento for referenciado a um dado potencial elétrico do meio de medição diferencial, por exemplo a um potencial constante centrado na gama de medição de tensão elétrica do meio de medição, o componente de modo comum contido no sinal elétrico presente aos terminais do dipolo E1-E2, que não leva informação útil sobre a posição e o deslocamento do alvo com respeito ao transdutor, é baixo com respeito ao componente de modo diferencial contido no mesmo sinal elétrico presente aos terminais do dipolo E1-E2, o componente de modo de diferencial levando porém, a informação útil sobre o deslocamento do alvo com respeito ao transdutor. O arranjo do sensor nas Figuras 20C e 20D adequado para posicionar o ponto médio M na vizinhança imediata das extremidades E1 e E2 portanto tem uma vantagem definida, por exemplo com respeito ao arranjo do sensor na Figura 20B, em que o ponto médio M é removido das extremidades E1 e E2, e mais geralmente com respeito ao arranjo dos sensores nas Figuras 20A e 20B, em que o valores E1-M e E2-M são dependentes da posição do alvo com respeito ao transdutor, ou, em outras palavras, com respeito aos arranjos de sensor em que a relação do componente de modo comum através do componente de modo diferencial aos terminais de um enrolamento secundário não é baixa e varia significativamente com a posição do alvo com respeito ao transdutor.

[00173] Em particular, uma vantagem dos sensores descritos nas Figuras 20C e 20D quando o ponto médio M é conectado adequadamente ao meio de medição, se acha em alta imunidade dos dois potenciais elétricos nas extremidades E1 e E2, para o componente do campo de excitação eletromagnético (primário) que não varia com a posição, enquanto a natureza diferencial espacialmente da medição do sensor no Figura 7 só garante imunidade na diferença em potencial nas extremidades E1 e E2.

[00174] Além da imunidade ao campo "direto" emitido pelo primário (fonte interna do sistema), os sensores nas Figuras 20C e 20D também oferecem imunidade aumentada a perturbações eletromagnéticas e/ou eletrostáticas emitidas por uma fonte externa na zona de transdução e em que a distribuição espacial é relativamente homogênea, ou mais geralmente imunidade aumentada a qualquer forma de perturbação eletromagnética e/ou eletrostática com respeito a sensores como descrito nas Figuras 20A e 20B.

[00175] Exemplos práticos de imunidade aumentada a perturbações externas na zona de transdução são por exemplo a redução de constrangimentos em proteções de meio de medição eletrônica, tais como proteções de surto de tensão elétrica, e/ou o relaxamento de constrangimentos de projeto em sistemas de condicionamento de sinal elétrico, tal como a taxa de rejeição de modo comum de amplificadores diferenciais.

[00176] Deveria ser notado que adaptar um sensor indutivo para aplicar um ponto médio de acordo com a segunda concretização pode dar origem a um aumento no número de interfaces do circuito de condicionamento (por exemplo, o número de abas de um circuito integrado). Deveria ser notado particularmente que de acordo com a técnica anterior de medição indutiva, tende a ser convencional minimizar o número de interfaces físicas substituindo as mesmas com processamento eletrônico ou digital. Porém, esta segunda concretização torna possível alcançar uma solução eletrônica relativamente simples, de alta imunidade e níveis de robustez de medição do que com soluções conhecidas.

[00177] Figura 20E é uma representação elétrica de "sinal pequeno" dos fenômenos de indução efetiva VM1 e VM2, isto é, dos sinais levando a informação ou uma porção da informação sobre a posição e/ou deslocamento do alvo com respeito ao transdutor, e fenômenos de indução parasitária VP, VP', e VP'' aos fios de conexão entre os terminais E1, E2 e M do transdutor, e os terminais PE1, PE2 e PM por exemplo conectados aos meios elétricos externos. Nesta figura, e já que os fios conectados de E1, E2 e M seguem um ao outro em sucessão próxima, as perturbações de modo comum VP, VP', e VP'' são substancialmente iguais e são compensadas substancialmente nas medições VPE1 (feita aos terminais do dipolo PM- PE1) e VPE2 (feita aos terminais do dipolo PM-PE2) por um lado, e na medição VPE1PE2 feita aos terminais do dipolo PE1-PE2 no outro. Uma vez que o potencial do terminal PM foi fixado a um valor conhecido VREF, os sinais medidos aos terminais do tripolo (PE1, PE2, PM) ficam imunizados extremamente à interferência eletromagnética externa na zona de conexão entre os terminais do transdutor (E1, E2, M) e os terminais de conexão para o meio elétrico externo (PE1, PE2, PM), primeiramente limitando os riscos de sobre-tensão nas entradas dos meios elétricos (os níveis de sinal permanecem dentro da gama do meio de condicionamento, e a medição é incondicionalmente válida), e secundariamente relaxando as exigências na taxa de rejeição de modo comum da medição diferencial VPE1PE2 (o erro de medição introduzido pelas perturbações é baixo). Por exemplo, é possível aplicar ao terminal PM uma tensão elétrica de referência do bloco de condicionamento, ou dividir ao meio a gama de provisão de energia do bloco de condicionamento, ou o terra eletrônico, sem estas concretizações serem exclusivas de outras concretizações tais como por exemplo a conexão do terminal PM ou M diretamente a um potencial do transdutor tal como o terra.

[00178] Um sinal representativo da posição do alvo com respeito ao transdutor é por esse meio obtido, particularmente robusto a perturbações e/ou a efeitos de acoplamento parasitário, se eles ocorrerem na zona de transdução ou na zona de conexão entre o transdutor e meios elétricos externos, e se eles forem indutivos em natureza como mostrado no diagrama elétrico na Figura 20E, ou capacitivos em natureza com o ambiente elétrico do transdutor e/ou do enrolamento primário ou em particular as porções perto do ponto crítico do primário (alta tensão).

[00179] Além disso, no caso onde o transdutor compreende uma pluralidade de enrolamentos secundários deslocados espacialmente (por exemplo, como descrito com referência à Figura 5), os vários enrolamentos podem ser arranjados em e/ou em várias camadas de apoio sobrepostas, cada uma compreendendo uma pluralidade de níveis de metalização. Esta configuração, entretanto satisfatória para muitas aplicações, pode porém por problemas em relação à robustez e precisão. Realmente, como resultado, os planos medianos dos vários enrolamentos secundários estão situados a distâncias ligeiramente diferentes do enrolamento primário e o alvo. Isto resulta em particular, primeiramente, em uma diferença em ganho de transdução, e portanto uma diferença em nível de sinal de saída dos vários enrolamentos secundários, e secundariamente em características de linearidade diferentes entre uma pluralidade de enrolamentos secundários do mesmo transdutor.

[00180] Para resolver este problema, é contemplado preferivelmente, como ilustrado pelas Figuras 21A, 21B, 22A e 22B por meio de exemplo não restritivo, distribuir os vários enrolamentos secundários do transdutor em dois níveis de metalização, por exemplo na mesma camada de apoio com dois níveis de metalização, tal que, para cada enrolamento, o comprimento de trilha ou fio do enrolamento arranjado no primeiro nível de metalização seja aproximadamente igual ao comprimento de trilha ou fio do enrolamento arranjado no segundo nível de metalização. Preferivelmente, uma alternação contínua das mudanças de plano de metalização é contemplada, tal que uma trilha secundária não possa viajar, no mesmo plano, uma distância (por exemplo, uma abertura angular no caso de um sensor angular) maior do que um meio período elétrico. Em uma concretização preferida, as zonas de transição de plano de metalização estão localizadas tal que haja uma relação simétrica e/ou anti-simétrica entre a maioria das porções de trilha arranjadas no primeiro nível de metalização, e a maioria das porções de trilha arranjadas no segundo nível de metalização, como ilustrado nas Figuras 21A, 21B, 22A e 22B.

[00181] Como tal, os planos medianos dos vários enrolamentos secundários são fundidos e correspondem a um plano intermediário virtual situado entre o primeiro e segundo níveis de metalização. Isto dá cada força eletromotriz induzida aos terminais de cada secundário, uma resposta de acordo com a posição do alvo substancialmente idêntica em termos de amplitude e linearidade, para aquela das forças eletromotrizes induzidas aos terminais dos outros secundários.

[00182] Deveria ser notado que os exemplos de concretizações mostradas nas Figuras 21A, 21B, 22A e 22B correspondem a sensores de gama angular Dtot=360°, isto é, em que a gama angular ocupada por cada secundário tem uma abertura angular substancialmente igual a uma revolução completa. Estes exemplos são exclusivos de concretizações alternativas envolvendo sensores de abertura angular estritamente menos que 360°, por exemplo menos que 180° a fim de habilitar a montagem "do lado" do transdutor sobre um eixo rotativo, em lugar de uma montagem "por" do sensor sobre dito eixo no caso de um sensor de abertura angular de 360° como descrito nas Figuras 21A, 21B, 22A e 22B por exemplo. Sob estas condições, é reiterado além disso que a abertura angular do alvo pode alternativamente manter um valor de 360° independentemente da abertura angular adotada pelo secundário/secundários do transdutor, ou adotar um valor menos que 360° e por exemplo adaptado à gama de deslocamento angular da aplicação.

[00183] Figuras 21A e 21B são vistas dianteiras representando esquematicamente um exemplo de uma concretização de um transdutor com dois enrolamentos secundários 223 (linha oca) e 223' (linha sólida) deslocados espacialmente por um quarto de um período elétrico, para um sensor de deslocamento angular indutivo. No exemplo mostrado, o número N de pares de pólos do sensor é igual a 6, e cada enrolamento secundário 223, 223' compreende 2N=12 voltas ou espiras. As concretizações descritas não estão porém restringidas a este caso específico. Neste exemplo, os dois enrolamentos secundários 223 e 223' são formados dentro e no mesmo substrato com dois níveis de metalização M1 e M2 conectados através de vias condutivas (representadas esquematicamente por círculos). Para cada enrolamento, o comprimento de trilha formada no nível M1 é aproximadamente igual ao comprimento de trilha formada em nível M2. Figura 21A é uma vista dianteira do nível de metalização M1, e Figura 21B é uma vista dianteira do nível de metalização M2. Os padrões do nível M1 são achados substancialmente na base dos padrões do nível M2 por anti-simetria com respeito a um plano intermediário entre os planos medianos dos níveis M1 e M2.

[00184] O enrolamentos 223 e 223' cada um tem, visto de cima, um arranjo do tipo descrito com referência à Figura 20C (isto é, um arranjo do tipo descrito com referência à Figura 20D adaptado a uma configuração angular, o princípio de enrolamento descrito com referência à Figura 20D se aplicando de uma maneira semelhante, a distância Dtot não mais sendo uma distância linear, mas sendo agora uma distância angular, igual a 360°).

[00185] Como tal, o enrolamento 223 compreende: uma primeira seção condutiva enrolada curvada 223A formando N meia espiras de direções alternadas, se estendendo ao longo de uma primeira meia tira anular circular no exemplo mostrado entre uma primeira extremidade E1 do enrolamento 223, situado aproximadamente ao ponto médio da distância Dtot (por exemplo, na redondeza - isto é, dentro de 5° e preferivelmente com 2° - de uma posição angular à qual o valor 0° é nomeado arbitrariamente), e um ponto intermediário A do enrolamento, situado a uma primeira extremidade da distância Dtot (por exemplo, na redondeza do ângulo 180°); uma segunda seção condutiva enrolada curvada 223B formando N meia espiras de direções alternadas, complementares às N meia espiras da seção 223A, se estendendo ao longo da primeira meia tira anular entre o ponto A e um segundo ponto intermediário M do enrolamento, situado aproximadamente ao ponto médio da distância Dtot (por exemplo, na redondeza do ângulo 0°); uma terceira seção condutiva enrolada curvada 223C formando N meia espiras de direções alternadas, se estendendo ao longo de uma segunda meia tira anular complementar com a primeira meia tira entre o ponto M e um terceiro ponto intermediário B do enrolamento, situado a uma extremidade oposta da distância Dtot (por exemplo, na redondeza do ângulo -180°); e uma quarta seção condutiva enrolada curvada 223D formando N meia espiras de direções alternadas, complementares às N meia espiras da seção 223C, se estendendo ao longo da segunda meia tira anular entre o ponto B e uma segunda extremidade E2 do enrolamento, situado aproximadamente ao ponto central da distância Dtot (neste exemplo, na redondeza do ângulo 0°).

[00186] Como visto nas Figuras 21A e 21B, neste exemplo (não restritivo), as porções do enrolamento 223 ortogonais à direção de deslocamento do alvo com respeito ao sensor, isto é, os ramais radiais do enrolamento, são atravessadas duas vezes e duas vezes só pelo fio ou trilha do enrolamento, e as porções do enrolamento 223 paralelas com a direção de deslocamento do alvo com respeito ao sensor, isto é, os ramais orto-radiais do enrolamento, são atravessadas uma vez e uma vez só pelo fio ou trilha do enrolamento.

[00187] Mais particularmente, neste exemplo: as porções radiais posicionadas a ângulos deslocados por módulo 0° um meio período elétrico, com respeito ao ângulo caracterizando a extremidade E1, são atravessadas duas vezes e duas vezes só pelo fio ou trilha do enrolamento 223; as porções radiais posicionadas a ângulos deslocados por um quarto de um período elétrico módulo um meio período elétrico, com respeito ao ângulo caracterizando a extremidade E1, são atravessadas duas vezes e duas vezes só pelo fio ou trilha do enrolamento 223'; e as porções orto-radiais são atravessadas uma vez e uma vez só pelo fio ou trilha do enrolamento 223, e uma vez e uma vez só pelo fio ou trilha do enrolamento 223'.

[00188] Esta concretização torna possível conter mais de dois planos e só dois planos de metalização, dois secundários como descrito nas soluções precedentes, isto é, sem fazer qualquer concessão na forma global dos padrões de cada secundário. Deveria ser notado que as concretizações mostradas nas Figuras 21A, 21B, 22A e 22B implementam dois secundários arranjados sobre dois planos de metalização, mas não é de nenhuma maneira exclusivo de concretizações adicionais tal como uma concretização implementando por exemplo três secundários arranjados sobre três planos de metalização.

[00189] Neste exemplo, cada uma das meia espiras em forma de U de cada uma das seções 223A, 223B, 223C e 223D do enrolamento 223 (linha oca) tem aproximadamente a metade do comprimento disso no nível de metalização M1 e a outra metade do comprimento disso no nível de metalização M2. Uma mudança de nível ocorre aproximadamente todo L/2 metros de trilha condutiva, onde L denota o comprimento de uma espira do enrolamento, consistindo na conexão em série de duas meia espiras em forma de U complementares. No exemplo mostrado, os pontos de mudança de nível do enrolamento estão situados aos pontos médios dos ramais orto- radiais (ou ramais horizontais) das formas de U formando as meia espiras. Porém, as concretizações descritas não estão restringidas a este caso específico. Nas Figuras 21A e 21B, os números variando de c1 a c28 denotam, na ordem de viagem entre os terminais E1 e E2, porções diferentes do enrolamento 223.

[00190] O enrolamento secundário 223' (linha sólida) está arranjado nos níveis M1 e M2 de acordo com um arranjo substancialmente idêntico àquele do enrolamento 223, mas com um deslocamento angular de aproximadamente um quarto de um período elétrico (isto é, 15° neste exemplo) com respeito ao enrolamento 223.

[00191] Deveria ser notado que na estrutura nas Figuras 21A e 21B, as trilhas de conexão às extremidades E1 e E2 do enrolamento 223 podem por exemplo estarem situadas respectivamente nos níveis de metalização M1 e M2, e serem sobrepostas entre si. Isto torna possível minimizar a diferença de acoplamento parasitário em cada um destes ramais com qualquer fonte de indução externa (trilha de conexão ao primário, perturbação eletromagnética externa, etc.). Uma trilha de acesso ao ponto médio M do enrolamento pode estar situada em um terceiro nível de metalização (não mostrado), sobreposta nas trilhas de acesso aos terminais E1 e E2 que estão situados nos níveis de metalização M1 e/ou M2, estar situada em um do níveis de metalização M1 e M2, ligeiramente deslocada com respeito às trilhas de acesso aos terminais E1 e E2. Um arranjo semelhante das trilhas acesso aos terminais correspondentes E1', E2 e M do enrolamento pode ser contemplado para o enrolamento 223'. Mais geralmente, indiferente do arranjo das trilhas de acesso, de modo a aumentar a imunidade a perturbações eletromagnéticas entre a zona de transdução (secundário) e os terminais de acesso e/ou conexão aos meios de condicionamento de sinal, é preferivelmente buscado manter os caminhos das extremidades E1 e E2 tão perto quanto possível (por exemplo, coberto em tecnologia de PCB), e a uma posição de menos grau, o caminho do ponto intermediário M relativamente perto dos caminhos das extremidades E1 e E2.

[00192] Deveria ser notado ademais que, no exemplo nas Figuras 21A e 21B, além das vias fazendo mudanças em níveis de metalização dos enrolamentos 223 e 223', e as trilhas condutivas viajando em cada nível de metalização para propósitos de captação de campo, vias ou chips de enchimento condutivo, sem função de conexão elétrica entre trilhas de captação de campo, foram distribuídos regularmente ao longo dos enrolamentos 223 e 223'. Estes padrões de enchimento condutivos têm o papel de tornar simétrica a estrutura condutiva do transdutor, de modo a tornar periódica a influência disso na distribuição espacial do campo, e mais particularmente de minimizar as singularidades de distribuição de campo que seriam levadas por uma variação do sinal de saída secundário de acordo com a posição. A adição destes padrões de enchimento condutivos é porém opcional. Em particular, se as vias fazendo as mudanças de nível de metalização tiverem dimensões pequenas com respeito à espessura de película, à frequência operacional, ao material constituinte disso, é possível contemplar não somar os chips condutivos e em particular não executar a perfuração disso, que pode reduzir o custo do dispositivo.

[00193] Figuras 22A e 22B são vistas dianteiras representando esquematicamente uma concretização alternativa de um transdutor do tipo descrito com referência às Figuras 21A e 21B. Esta concretização alternativa difere do exemplo nas Figuras 21A e 21B visto que, no exemplo nas Figuras 22A e 22B, as mudanças de nível de metalização são mais numerosas do que no exemplo nas Figuras 21A e 21B. Como tal, no exemplo nas Figuras 22A e 22B, em vez de uma mudança de nível de metalização todo L/2 metros de trilha condutiva do enrolamento secundário, onde L é o comprimento de uma espira do enrolamento, é contemplado fazer k mudanças de nível de metalização todo L/2 metros de trilha, onde k é um inteiro maior que ou igual a 2. O número k pode ser escolhido respondendo pelos raios internos e externos do transdutor. Por meio de exemplo não restritivo, para dados tamanhos de sensor e quando as mudanças de nível são feitas nas só porções orto-radiais das espiras, k pode ser escolhido tão grande quanto possível para colocar vias adjacentes (por exemplo, equi-distribuídas) através de porções orto-radiais sem estas vias curto- circuitarem. Para os propósitos de simplificação, Figuras 22A e 22B mostram um exemplo de uma concretização para um sensor com N=2 pares de pólos, em que o transdutor compreende 2 enrolamentos secundários 233 (linha tracejada) e 233' (linha sólida) deslocados angularmente por um quarto do período elétrico do sensor (isto é, 360°/4N = 45° neste exemplo). A concretização alternativa nas Figuras 22A e 22B é porém compatível com sensores compreendendo um maior número de pares de pólos. Como no exemplo nas Figuras 21A e 21B, padrões de enchimento condutivos sem função de conexão elétrica podem ser contemplados às simetrias da estrutura ademais.

Terceiro aspecto

[00194] Nos exemplos de concretizações de sensores de multi-pólos descritos até agora, para uma dada dimensão Dtot de um enrolamento secundário do transdutor paralelo com o grau de liberdade do alvo com respeito ao sensor, e para um dado número N de pares de pólos, a extensão máxima da gama de posições adequadas a ser detectada pelo sensor é aproximadamente um meio período elétrico (por exemplo Dtot/2N isto é, 360°/2N no caso de um sensor angular), se o sensor compreender um único enrolamento secundário, e pode aumentar a aproximadamente um período elétrico (por exemplo, Dtot/N isto é, 360°/N no caso de um sensor angular), se o sensor compreender mais de um enrolamento secundário, por exemplo se compreender dois enrolamentos secundários idênticos deslocados espacialmente por um quarto de um período elétrico (por exemplo, Dtot/4N, isto é, 360°/4N no caso de um sensor angular), ou se compreender três enrolamentos secundários idênticos deslocados espacialmente por um sexto de um período elétrico (por exemplo, Dtot/6N, isto é, 360°/6N no caso de um sensor angular). Em todo caso, os sensores de deslocamento angular de multi-pólos do tipo descrito acima não tornam possível fazer medições de deslocamento através de uma revolução completa (360°) absolutamente, isto é, sem usar métodos de memorização de registro de deslocamento, e/ou métodos para referenciar a posição ao começo e/ou durante a operação do sensor. Esta observação é válida indiferente do número N de pares de pólos maior que ou igual a 2, e pode ser mais problemático quando o número N é alto, por exemplo N > 4 e preferivelmente N > 6. Os sensores de deslocamento lineares indutivos descritos acima têm as mesmas limitações e não tornam possível fazer uma medição através da gama completa de Dtot absolutamente.

[00195] De acordo com um terceiro aspecto, é buscado concretizar um sensor de deslocamento indutivo tal que, para um dado número N de pares de pólos, para uma dada dimensão Dtot dos enrolamentos secundários do transdutor paralelos com o grau de liberdade do sensor, o sensor é adequado para detectar a posição do alvo com respeito ao transdutor substancialmente através da gama inteira Dtot do transdutor. Em particular, no caso de um sensor de posição angular, é buscado concretizar um sensor adequado para detectar a posição do alvo com respeito ao transdutor através de uma revolução completa, isto é, através de uma gama angular de aproximadamente 360°, até mesmo quando o número N dos pares de pólos do sensor é alto, por exemplo N > 4 e preferivelmente N > 6.

[00196] Figura 23 é uma vista dianteira representando esquematicamente um exemplo de um sensor de deslocamento angular indutivo de multi-pólos. Na Figura 23, só o alvo do sensor foi mostrado.

[00197] O alvo do sensor na Figura 23 compreende, como no exemplo na Figura 3B, N padrões condutivos 117i (N=6 no exemplo mostrado) distribuídos regularmente ao longo dos 360° de uma primeira tira anular circular 118 do alvo. Cada padrão condutivo 117i tem a forma de uma porção ou de um setor da primeira tira anular 118, de abertura angular αN aproximadamente igual a Dtot/2N = 360°/2N, dois padrões sucessivos 117i estando separados por um setor da primeira tira anular 118, substancialmente da mesma abertura angular αN. O alvo do sensor na Figura 23 ademais compreende N+1 padrões condutivos 119j, onde j é um inteiro variando de 1 a N+1, distribuído regularmente ao longo dos 360° de uma segunda tira anular circular 120 do alvo, concêntrica com a primeira tira 118 e não sobreposta com a primeira tira 118. No exemplo mostrado, a segunda tira anular tem um raio interno maior do que o raio externo da primeira tira anular. Cada padrão condutivo 119j tem a forma de um setor da segunda tira anular 120, de abertura angular αN+1 aproximadamente igual a Dtot/2(N+1) = 360°/2(N+1), dois padrões condutivos sucessivos 119j estando separados por um setor da segunda tira anular 120, substancialmente tendo o mesmo ângulo αN+1.

[00198] O transdutor (não mostrado para propósitos de simplificação) do sensor na Figura 23 corresponde com o alvo mostrado, isto é, compreende: um ou uma pluralidade de enrolamentos primários adequados para produzir uma excitação magnética em primeira e segunda tiras anulares circulares do transdutor substancialmente idênticas à primeira e segunda tiras anulares 118 e 120 do alvo, pretendidas para serem posicionadas enfrentando respectivamente a primeira e segunda tiras anulares 118 e 120 do alvo; pelo menos primeiro e segundo enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/N (por exemplo, 360°/N no exemplo de um sensor angular), cada um compreendendo N espiras da mesma direção de enrolamento, na forma de setores de abertura angular αN da primeira tira anular do transdutor, distribuídos regularmente ao longo da primeira tira anular do transdutor, ou, alternativamente, compreendendo 2N espiras de direções de enrolamento alternadas na forma de setores de abertura angular αN da primeira tira anular do transdutor, distribuídos regularmente ao longo da primeira tira anular do transdutor; e pelo menos terceiro e quarto enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/(N+1) (por exemplo, 360°/(N+1)), cada um compreendendo N+1 espiras da mesma direção de enrolamento na forma de setores de abertura angular αN+1 da segunda tira anular do transdutor, distribuídos regularmente ao longo da segunda tira anular do transdutor, ou, alternativamente, compreendendo 2(N+1) espiras de direções de enrolamento alternadas na forma dos setores de abertura angular αN+1 da segunda tira anular do transdutor, distribuídos regularmente ao longo da segunda tira anular do transdutor.

[00199] Preferivelmente, na primeira tira anular, o segundo enrolamento secundário de período elétrico Dtot/N é substancialmente idêntico ao primeiro enrolamento e deslocado espacialmente por um quarto de um período elétrico (Dtot/4N) com respeito ao primeiro enrolamento, e, na segunda tira anular, o quarto enrolamento secundário de período elétrico Dtot/(N+1) é substancialmente idêntico ao terceiro enrolamento e deslocado espacialmente por um quarto de um período elétrico (Dtot/4(N+1)) com respeito ao segundo enrolamento. Mais geralmente, o transdutor pode incluir, na primeira tira anular, uma pluralidade de enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/N, substancialmente idênticos ao primeiro enrolamento e deslocados espacialmente com respeito um ao outro por uma certa porcentagem de período elétrico, e, na segunda tira anular, uma pluralidade de enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/(N+1), substancialmente idênticos ao terceiro enrolamento e deslocados espacialmente com respeito um ao outro por uma certa porcentagem de período elétrico.

[00200] A operação do sensor na Figura 23 será descrita agora com referência à Figura 24. O caso (não restritivo) é levado em conta, onde o transdutor do sensor compreende, na primeira tira anular do transdutor, um primeiro par de enrolamentos secundários idênticos de período elétrico 360°/2N, deslocados espacialmente por um quarto de um período elétrico, e, no segundo par de enrolamentos secundários idênticos de período elétrico 360°/2(N+1), deslocados espacialmente por um quarto de um período elétrico. Como descrito acima, este sensor é adequado para prover dois conjuntos de duas forças eletromotrizes separadas, de quais é possível construir uma estimação de posição respectivamente através de uma gama de posição igual a 360°/2N e através de uma gama de posição igual a 360°/2(N+1).

[00201] Figura 24 é um diagrama representando a progressão, de acordo com a posição do alvo com respeito ao transdutor, da estimação θN (linha sólida) da posição obtida usando as forças eletromotriz medidas aos terminais do primeiro par de enrolamentos secundários, e da estimação θN+1 (linhas tracejadas) da posição obtida usando as forças eletromotrizes medidas aos terminais do segundo par de enrolamentos secundários do transdutor.

[00202] Como visto na Figura 24, quando o posição angular θ do alvo com respeito ao transdutor varia de 0° a 360°, o sinal de estimação de posição θN varia periodicamente entre um valor baixo substancialmente igual a 0 e um valor alto substancialmente igual a 1 (as estimações de posição são unificadas aqui para o propósito de simplificação, as concretizações descritas não estando restringidas a este caso particular), com um período de variação igual ao período elétrico do primeiro par de enrolamentos secundários, isto é, igual a 360°/N = 60° para N = 6. Além disso, o sinal de estimação de posição θN+1 varia periodicamente entre os valores baixo 0 e alto 1, com um período de variação igual ao período elétrico do segundo par de enrolamentos secundários, isto é, igual a 360°/N+1θ51,4° para N = 6.

[00203] Combinando os níveis dos sinais de estimação de posição θN e θN+1, duas escalas de medição separadas são obtidas através de uma revolução de sensor completa, isto é, duas divisões diferentes da mesma gama de 360°. O princípio de um vernier aplicado a estas duas escalas de medição angular, isto é, a construção da diferença θN+1 - θN entre as duas estimações de posição unificadas θN+1 e θN, é adequado para estimar a posição e/ou o deslocamento do alvo relativo ao transdutor através da distância inteira Dtot = 360° (isto é, através de uma revolução completa).

[00204] Mais particularmente, um dos sinais de estimação de posição, por exemplo o sinal θN, pode ser usado para prover informação de deslocamento de alvo "refinada" em N gamas angulares restringidas ao período elétrico 360°/N, e a diferença θN+1 - θN entre o outro sinal de estimação de posição (o sinal θN+1 neste exemplo) e este sinal pode ser usada para prover informação absoluta aproximada da posição do alvo através de uma revolução completa. Sob estas condições, a informação absoluta aproximada torna possível adaptar a informação refinada, mas angularmente restringida, de modo a executar uma estimação de deslocamento absoluta e refinada através de 360°.

[00205] Uma vantagem do sensor na Figura 23 é que torna possível se beneficiar a um certo grau das vantagens de sensores de multi-pólos, particularmente em termos de robustez a erros de posicionamento, enquanto sendo adequado para prover medições através de uma gama de posição estendida com respeito aos sensores de multi-pólos do tipo descrito acima.

[00206] Como uma regra geral, deveria ser notado que a concretização descrita acima pode ser adaptada a dois sinais θN1 e θN2, N1 e N2 sendo inteiros diferentes não exibindo necessariamente uma diferença unitária. Sob estas condições, um sensor caracterizado por N1 e N2 = N1+2, exibindo um arranjo semelhante ao arranjo do sensor na Figura 23, é adequado para estender a medição absoluta através de uma gama Dtot/N = 180°. Como uma regra geral, um sensor caracterizado por N1 e N2 = N1+r, onde r é um inteiro positivo estritamente menos que N1, torna possível sob certas condições estender a medição absoluta através de um gama Dtot/k = 360°/r.

[00207] Neste caso geral, r é obviamente um inteiro estritamente positivo, isto é, diferente de zero (ou maior que ou igual a 1), tal que N2 seja maior que ou igual a N1+1. If r não fosse estritamente positivo, N2 poderia ser igual a N1 se r=0, e o dois sinais θN1 e θN2 seriam idênticos (não distintos) e não seriam adequados para estimar a posição absoluta pela diferença entre as duas estimações de posição unificadas, como explicado acima.

[00208] Além disso, r é um inteiro menos que ou igual a N1-1, tal que N2 seja menos que ou igual a 2N1-1. Se N2 pudesse ser igual a 2N1, a diferença entre as duas estimações de posição unificadas, como descrito acima, forneceria informação semelhante àquela fornecida somente pelo primeiro conjunto de padrões (correspondendo a N1), e não seria adequado para estimar melhor a diferença absoluta pelas duas estimações de posição unificadas. Como tal, uma vez que r é menos que ou igual a N1-1, as concretizações e vantagens da invenção são aplicáveis.

[00209] Na prática, r tem preferivelmente um valor baixo, por exemplo r é igual a 1 como descrito acima e ilustrado na Figura 23. Isto torna possível fazer uma medição absoluta através da gama maior, 360°. Em algumas aplicações, pode ser preferível escolher um valor de r igual a 2 (medição absoluta através de 180° quando Dtot = 360°), ou escolher um valor de r igual a 3 (medição absoluta através de 120° quando Dtot = 360°), ou escolher um valor de r igual a 4 (medição absoluta através de 90° quando Dtot = 360°), ou escolher um valor de r 5 (medição absoluta através de 72° quando Dtot = 360°), etc.

[00210] O sensor na Figura 23 põe vários problemas, porém. Em particular, o tamanho do sensor é aumentado com respeito a um sensor do tipo descrito acima. Realmente, no exemplo na Figura 23, a área de superfície de transdutor "efetiva" para fazer uma medição é aquela de uma tira anular circular aproximadamente duas vezes maior em largura do que aquela da ira anular "efetiva" de um transdutor do tipo descrito com referência à Figura 3A. Semelhantemente, a área de superfície de alvo "efetiva" para fazer uma medição é aquela de uma tira anular aproximadamente duas vezes maior em largura do que aquela da tira anular "efetiva" do tipo descrito com referência à Figura 3B. Além disso, a concretização do primário é mais complexa do que nas concretizações precedentes se for buscado excitar de uma maneira relativamente uniforme cada uma das tiras anulares de escala N e N+1 do sensor. Na prática, pode ser necessário usar três conjuntos de espiras separadas para concretizar o enrolamento de excitação primário.

[00211] Figura 25 é uma vista dianteira representando esquematicamente um exemplo de uma concretização de um sensor de deslocamento indutivo. O sensor na Figura 25 é um sensor de multi-pólos com duas escalas de medição N e N+1, operando de acordo com o princípio de um vernier como descrito com referência às Figuras 23 e 24. Na Figura 25, só o alvo do sensor foi mostrado.

[00212] O alvo do sensor na Figura 25 compreende uma pluralidade de padrões condutivos separados 127i, distribuídos ao longo dos 360° de uma tira anular circular 130 do alvo. Como visto na Figura 25, o conjunto de padrões formados pelo padrões condutivos 127i não é periódico. Os vários padrões condutivos 127i têm a forma de setores angulares, de aberturas angulares diferentes, da tira anular 130 do alvo, e em princípio estão distribuídos irregularmente ao longo da tira anular 130.

[00213] O conjunto de padrões formados pelos padrões condutivos 127i através da tira anular 130 do alvo corresponde à sobreposição (virtual) do primeiro e segundo conjuntos de padrões condutivos periódicos de periodicidades respectivas 360°/N e 360°/(N+1). O primeiro conjunto de padrões compreende N padrões elementares 129j (linhas sólidas) distribuídos regularmente ao longo da tira anular 130 do alvo, cada padrão elementar 129j tendo a forma de um setor da tira anular 130, de abertura angular aproximadamente igual a 360°/2N. O segundo conjunto de padrões compreende N+1 padrões elementares 131k (linhas tracejadas), distribuídos regularmente ao longo da tira anular 130, cada padrão elementar 131k tendo a forma de um setor do tira anular 130, de abertura angular aproximadamente igual a 360°/2(N+1). Em outras palavras, as áreas de superfície de padrões condutivos do alvo na Figura 25 correspondem ao total ou à combinação das áreas de superfície dos padrões condutivos de um primeiro alvo do tipo descrito com referência à Figura 3B, de período elétrico 360/N, e de um segundo alvo semelhante, tendo os mesmos raios internos e externos como o primeiro alvo, mas tendo um período elétrico 360°/(N+1).

[00214] O transdutor (não mostrado para o propósito de simplificação) do sensor na Figura 25 é por exemplo adequado para os padrões condutivos do alvo de uma maneira semelhante àquela descrita com referência ao exemplo na Figura 23. Em particular, compreende por exemplo: pelo menos um enrolamento primário adequado para produzir uma excitação magnética aproximadamente uniforme em uma tira anular circular do transdutor substancialmente idêntica à tira anular circular 130 do alvo, pretendida para ser posicionada enfrentando a tira anular 130 do alvo; pelo menos primeiro e segundo enrolamentos secundários de periodicidade 360°/N, deslocados espacialmente por uma fração de um período elétrico, se estendendo ao longo da tira anular circular do transdutor; e pelo menos terceiro e quarto enrolamentos secundários de periodicidade 360°/(N+1), deslocados espacialmente por uma fração de um período elétrico, se estendendo ao longo da mesma tira anular do transdutor.

[00215] Os inventores observaram que, embora os padrões condutivos de período elétrico 360°/N e 360°/(N+1) do alvo se sobreponham e se curto-circuitem, e consequentemente o alvo compreende padrões condutivos 127i distribuídos irregularmente através de uma revolução completa de 360°, estes padrões tendo aberturas angulares residuais que podem ser diferentes das aberturas angulares periódicas dos padrões dos conjuntos de enrolamento secundários do transdutor, o sensor na Figura 25 é adequado para fazer, com desempenhos muito bons, medições de deslocamento através da distância inteira Dtot (isto é, através de uma revolução completa) usando um método de leitura de tipo de vernier semelhante ou idêntico ao método descrito com referência às Figuras 23 e 24.

[00216] Uma vantagem do sensor na Figura 25 é que, devido à sobreposição dos padrões de períodos elétricos respectivos 360°/N e 360°/(N+1), o tamanho do sensor pode ser reduzido com respeito a uma configuração do tipo descrito com referência à Figura 23. Além disso, um único enrolamento primário, por exemplo do tipo descrito com referência à Figura 3A, basta para gerar uma excitação magnética suficientemente uniforme para a operação própria do sensor.

[00217] Figura 26 é uma vista dianteira representando esquematicamente uma concretização alternativa do sensor na Figura 25. Na Figura 26, só o alvo do sensor foi mostrado.

[00218] O alvo do sensor na Figura 26 compreende uma pluralidade de padrões condutivos separados 137i, distribuídos ao longo dos 360° de uma primeira tira anular circular 138 ou tira larga do alvo.

[00219] O conjunto de padrões formado pelos padrões 137i na tira anular 138 do alvo corresponde às linhas do primeiro e segundo conjuntos de padrões periódicos de períodos elétricos respectivos 360°/N e 360°/(N+1). O primeiro conjunto de padrões compreende N padrões condutivos elementares 139j (linhas sólidas) distribuídos regularmente ao longo da primeira tira anular 138 do alvo, cada padrão elementar 139j tendo a forma de um setor da primeira tira anular 138 do alvo, de abertura angular aproximadamente igual a um meio período elétrico 360°/2N. O segundo conjunto de padrões compreende N+1 padrões elementares 141k (linhas tracejadas), distribuídos regularmente ao longo da segunda tira anular circular 142 ou tira estreita do alvo, concêntrica com a tira anular 138 e incluída na tira anular 138, isto é, tendo um raio interno maior do que o raio interno da primeira tira anular, e/ou um raio externo menos que o raio externo da tira anular 138. Cada padrão elementar 141k tem a forma de um setor anular da tira anular 142 do alvo, de abertura angular aproximadamente igual a 360°/2(N+1). A largura (dimensão radial) da segunda tira anular 142 do alvo é preferivelmente notadamente menos que a largura (radial) da primeira tira anular 138 do alvo, por exemplo duas a vinte vezes menos que a largura da primeira tira anular (a tira larga).

[00220] O transdutor (não mostrado para o propósito de simplificação) do sensor na Figura 26 é por exemplo adequado para os padrões condutivos do alvo de uma maneira semelhante àquela descrita com referência aos exemplos nas Figuras 23 e 25. Em particular, compreende por exemplo: pelo menos um enrolamento primário adequado para produzir uma excitação magnética aproximadamente uniforme em uma primeira tira anular circular do transdutor (tira larga) substancialmente idêntica à primeira tira anular 138 do alvo, pretendida para ser posicionada enfrentando a primeira tira anular do alvo; pelo menos primeiro e segundo enrolamentos secundários de periodicidade 360°/N, deslocados espacialmente por uma fração de um período elétrico, se estendendo ao longo da primeira tira anular circular do transdutor (a tira larga); e pelo menos terceiro e quarto enrolamentos secundários de periodicidade 360°/(N+1), deslocados espacialmente por uma fração de um período elétrico, arranjados ao longo de uma segunda tira anular circular do transdutor (tira estreita), substancialmente idêntica à segunda tira anular 142 do alvo e pretendida para ser posicionada enfrentando a tira anular 142 do alvo.

[00221] A operação do sensor na Figura 26 é semelhante àquela do sensor na Figura 25. Preferivelmente, no sensor na Figura 26, os enrolamentos secundários fazendo a medição "refinada" como descrito acima, são enrolamentos em que as espiras têm a forma de setores anulares da tira anular mais larga do transdutor (substancialmente idêntica à tira anular 138 do alvo). Pelo conceito de medição refinada, é entendido que prioridade é dada a trabalho de projeto para prover a medição feita pelos secundários da tira larga com desempenho e robustez, opcionalmente e a um certo grau, às custas do desempenho e robustez da medição feita pelos secundários da tira estreita.

[00222] Uma vantagem adicional do sensor na Figura 26 com respeito ao sensor na Figura 25 é que é mais robusto a erros de posicionamento entre o alvo e o transdutor do que o sensor na Figura 25. Em particular, a medição obtida aos terminais dos enrolamentos secundários da tira larga (preferivelmente associada com a medição refinada) é mais robusta a erros de posicionamento entre o alvo e o transdutor do que o sensor na Figura 25. Realmente, no sensor na Figura 26, reduzindo a área de superfície de um das escalas de medição com respeito a outra torna possível reduzir a um certo grau, o acoplamento criado pelos padrões da tira estreita nos padrões da tira larga ao alvo, particularmente com respeito ao alvo na Figura 25 para qual a influência mútua de um conjunto de padrões no outro é substancialmente equivalente e muito forte. É por esse meio possível aumentar a robustez de um dos conjuntos de secundários a erros de posicionamento.

[00223] Deveria ser notado que, no exemplo mostrado, o raio médio da segunda tira anular circular do sensor (a tira estreita) é aproximadamente igual ao raio médio da primeira tira anular circular do alvo (a tira larga). Esta configuração é vantajosa como torna possível remover de uma maneira substancialmente equivalente os efeitos das porções orto-radiais internas e externas dos padrões condutivos. As concretizações descritas porém não estão restringidas a esta configuração particular.

[00224] Figuras 27A a 27C são vistas dianteiras representando esquematicamente uma concretização alternativa adicional do sensor na Figura 25. Mais particularmente, Figura 27A é uma vista dianteira do alvo, Figura 27B é uma vista dianteira de uma porção do transdutor, e Figura 27C é uma vista dianteira de uma porção adicional do transdutor. Na prática, as duas porções do transdutor representadas separadamente nas Figuras 27B e 27C para propósitos de ilustração, estão conectadas rigidamente e sobrepostas concentricamente em um único transdutor, sem a falha dos elementos constituintes de dito transdutor nestas duas figuras prevendo uma distribuição particular através de uma pluralidade de níveis de metalização.

[00225] O alvo do sensor nas Figuras 27A a 27C compreende uma pluralidade de padrões condutivos separados 147i, distribuídos ao longo dos 360° de uma primeira tira anular circular 148 ou tira larga do alvo.

[00226] O conjunto de padrões formados pelo padrões condutivos 147i na primeira tira anular 148 corresponde à sobreposição de um primeiro conjunto de padrões periódicos de período elétrico 360°/N, e de segundo e terceiro conjuntos de padrões periódicos de períodos elétricos 360°/(N+1). O primeiro conjunto de padrões compreende N padrões condutivos elementares 149j (linhas sólidas) distribuídos regularmente ao longo da tira anular 148 do alvo (tira larga), cada padrão elementar 149j tendo a forma de um setor da tira 148, de abertura angular aproximadamente igual a 360°/2N. O segundo conjunto de padrões compreende N+1 padrões condutivos elementares 151k (linhas tracejadas), distribuídos regularmente ao longo de uma segunda tira anular 152 do alvo (tira estreita), concêntrica com a primeira tira anular 148 e incluída na tira 148, isto é, tendo um raio interno maior do que o raio interno da tira anular 148, e um raio externo menos que o raio externo da tira anular 148. Neste exemplo, o raio interno da tira anular 152 do alvo é maior do que o raio médio da primeira tira anular 148. Este exemplo de uma concretização não é de nenhuma maneira restritivo, e em particular as tiras estreitas 152 e 154 podem ser arranjadas diferentemente na tira larga 148, sem o raio médio da tira larga 148 representar um limite intransitável para qualquer uma das tiras estreitas. Cada padrão elementar 151k tem a forma de uma segunda da segunda tira anular 152 do alvo, de abertura angular aproximadamente igual a 360°/2(N+1). A largura (radial) da tira anular 152 do alvo é preferivelmente baixa com respeito à largura da tira anular 148 do alvo, por exemplo três a vinte vezes menos que a largura da primeira tira. O terceiro conjunto de padrões compreende N+1 padrões condutivos elementares 153k (linhas tracejadas), distribuídos regularmente ao longo de uma terceira tira anular 154 do alvo (tira estreita), concêntrica com a tira anular 148 e incluída na tira anular 148. Neste exemplo, o raio externo da tira anular 154 do alvo é menos que o raio médio da tira anular 148. A diferença entre o raio médio da primeira tira anular 148 e o raio médio da terceira tira anular 154 é por exemplo aproximadamente igual à diferença entre o raio médio da segunda tira anular 152 e o raio médio da primeira tira anular 148. Cada padrão elementar 153k tem a forma de um setor da terceira tira anular 154 do alvo, de abertura angular aproximadamente igual a 360°/2(N+1). A largura da terceira tira anular é por exemplo aproximadamente igual à largura da segunda tira anular. Alternativamente, a largura da terceira tira anular 154 é tal que a área de superfície de um padrão da tira anular 154 seja aproximadamente igual à área de superfície de um padrão da tira anular 152. Estes dois exemplos de concretizações não são de nenhuma maneira restritivos.

[00227] Como visto na Figura 27A, os padrões periódicos de periodicidade 360°/(N+1) da tira anular 154 do alvo estão deslocados espacialmente por 360°/2(N+1) com respeito aos padrões periódicos de periodicidade 360°/(N+1) da tira anular 152 do alvo. Como tal, nas gamas angulares "vazias" de abertura angular 360°/(N+1) separando dois elementos condutivos elementares adjacentes 151k, estende aproximadamente um padrão elementar 153k, e, nas gamas angulares "vazias" de abertura angular 360°/(N+1) separando dois padrões condutivos elementares adjacentes 153k, estende aproximadamente um padrão condutivo elementar 151k. Em outras palavras, substancialmente todas as direções radiais do alvo encontram um padrão condutivo elementar 151k ou um padrão elementar 153k. O transdutor do sensor nas Figuras 27A a 27C é por exemplo adequado para os padrões condutivos do alvo de uma maneira semelhante àquela descrita com referência aos exemplos nas Figuras 23, 25 e 26. Compreende por exemplo: pelo menos um enrolamento primário 211 (Figura 27B) adequado para produzir uma excitação magnética aproximadamente uniforme em uma primeira tira anular circular do transdutor substancialmente idêntica à primeira tira anular 148 do alvo, pretendida para ser posicionada enfrentando a tira anular 148 do alvo; pelo menos primeiro e segundo enrolamentos secundários 243 (só um enrolamento secundário 243 foi mostrado na Figura 27B) de período elétrico 360°/N, cada um compreendendo N espiras da mesma direção de enrolamento ou, alternativamente, 2N espiras de direções de enrolamento alternadas, cada espira do primeiro e segundo enrolamentos secundários tendo a forma de um setor de abertura angular 360°/2N da primeira tira anular do transdutor, e as N ou 2N espiras de cada enrolamento sendo distribuídas regularmente ao longo dos 360° da primeira tira anular do transdutor; pelo menos terceiro e quarto enrolamentos secundários 253 (só um enrolamento secundário 253 foi mostrado na Figura 27C) de periodicidade 360/(N+1), cada um compreendendo N+1 espiras da mesma direção de enrolamento ou, preferivelmente, 2(N+1) espiras de direção de enrolamento alternada, cada espira do terceiro e quarto enrolamentos secundários tendo a forma de um setor de abertura angular 360°/2(N+1) de um segunda tira anular do transdutor, substancialmente idêntica à segunda tira anular 152 do alvo e pretendida para ser posicionada enfrentando a tira 152 do alvo, as N+1 ou 2(N+1) espiras de cada enrolamento sendo distribuídas regularmente ao longo dos 360° da segunda tira anular do transdutor; e pelo menos quinto e sexto enrolamentos secundários 255 (só um enrolamento secundário 255 foi mostrado na Figura 27C) de periodicidade 360°/(N+1), cada um compreendendo N+1 espiras da mesma direção de enrolamento ou, preferivelmente, 2(N+1) espiras de direções de enrolamento alternadas, cada espira do quinto e sexto enrolamentos secundários tendo a forma de um setor de abertura angular 360°/2(N+1) de uma terceira tira anular do transdutor, substancialmente idêntica à terceira tira anular 154 do alvo e pretendida para ser posicionada enfrentando a tira anular 154 do alvo, as N+1 ou 2(N+1) espiras de cada enrolamento sendo distribuídas regularmente ao longo dos 360° da terceira tira anular do transdutor.

[00228] O terceiro e quinto enrolamentos secundários são de polaridades opostas, isto é, eles estão deslocados espacialmente por 360°/2(N+1) de acordo com a convenção de polaridade (representada por um sinal + ou -) definido na Figura 7 e adotado em seguida na descrição. O quarto e sexto enrolamentos são arranjados com respeito um ao outro de acordo com um arranjo substancialmente idêntico ao arranjo entre o terceiro e quinto enrolamentos secundários.

[00229] Preferivelmente, na primeira tira anular circular, o primeiro e segundo enrolamentos secundários estão deslocados espacialmente por 360°/2N com respeito um ao outro, na segunda tira anular circular, o terceiro e quarto enrolamentos secundários estão deslocados espacialmente por 360°/2(N+1) com respeito um ao outro, e, na terceira tira anular circular, o quinto e sexto enrolamentos secundários estão deslocados por 360°/2(N+1) com respeito um ao outro.

[00230] Mais geralmente, o transdutor pode compreender, na primeira tira anular, uma pluralidade de enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/N, substancialmente idêntico ao primeiro enrolamento secundário e deslocados espacialmente com respeito um ao outro por uma fração de um período elétrico; na segunda tira anular, uma pluralidade de enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/(N+1), substancialmente idênticos ao terceiro enrolamento secundário e deslocado espacialmente com respeito um ao outro por uma fração de um período elétrico; e na terceira tira anular, uma pluralidade de enrolamentos secundários de período elétrico Dtot/(N+1), substancialmente idênticos ao quinto enrolamento secundários e deslocado espacialmente com respeito um ao outro por uma fração de um período elétrico.

[00231] A operação do sensor nas Figuras 27A a 27C é semelhante àquela do sensor nas Figuras 25 e 26.

[00232] Várias configurações de leitura podem ser usadas no exemplo nas Figuras 27A a 27C. Os inventores observaram particularmente que: ler do conjunto de padrões 147i por um enrolamento secundário 243 gera um sinal desejado adequado para processar, de período elétrico 360°/2N; ler do conjunto de padrões 147i por um enrolamento secundário 253 gera um sinal desejado adequado para processar, de período elétrico 360°/2(N+1); ler do conjunto de padrões 147i por um enrolamento secundário 255 gera um sinal desejado adequado para processar, de período elétrico 360°/2(N+1); uma combinação das leituras simultâneas do conjunto de padrões 147i por um enrolamento secundário 253 e por um enrolamento secundário 255, por exemplo quando ambos os secundários são de polaridades alternadas (como ilustrado por Figura 27C) e conectados eletricamente em série, gera um sinal desejado adequado para processar, de período elétrico 360°/2(N+1) e de amplitude aproximadamente igual ao dobro do sinal desejado lido pelo enrolamento secundário 253 ou do sinal desejado lido pelo enrolamento secundário 255; ler do conjunto de padrões 147i por um enrolamento secundário 243 gera um sinal parasitário relativamente fraco (particularmente de periodicidades 360°/(N+1) e 360°) com respeito ao sinal desejado detectado por este enrolamento secundário; uma combinação das leituras simultâneas do conjunto de padrões 147i por um enrolamento secundário 253 e por um enrolamento secundário 255, por exemplo quando dois secundários são de polaridades alternadas (como ilustrado por Figura 27C) e conectados eletricamente em série, gera um sinal parasitário relativamente fraco (particularmente de periodicidades 360°/N e 360°) com respeito ao sinal desejado detectado por este enrolamento secundário.

[00233] Uma vantagem adicional do sensor nas Figuras 27A a 27C é que é até mesmo mais robusto a erros de posicionamento entre o alvo e o transdutor como o sensor na Figura 26.

[00234] Em particular, a medição obtida aos terminais dos enrolamentos secundários 243 da tira larga (preferivelmente associada com a medição refinada) é mais robusta a erros de posicionamento entre o alvo e o transdutor do que no sensor na Figura 26. Realmente, no sensor nas Figuras 27A a 27C, substancialmente todas as direções radiais do alvo encontram um único padrão condutivo elementar de uma tira estreita, arranjada em qualquer uma das duas tiras estreitas do alvo. Além disso, as duas tiras estreitas do alvo estão arranjadas preferivelmente a uma distância suficiente dos dois ramais orto-radiais internos e externos dos secundários 243 da tira larga do transdutor. Sob estas condições, o acoplamento dos padrões condutivos das duas tiras estreitas do alvo na medição aos terminais dos secundários 243 da tira larga resulta da combinação da indução dos padrões condutivos de uma tira estreita do alvo, estas duas contribuições se compensando substancialmente indiferente da posição do alvo com respeito ao transdutor. O acoplamento parasitário então adota um valor relativamente estável quando a posição do alvo com respeito ao transdutor muda. Além disso, o acoplamento adota um valor substancialmente zero quando os secundários da tira larga compreendem 2N espiras de direções de enrolamento alternadas, como descrito por exemplo para o sensor na Figura 3 a fim de fazer uma medição diferencial espacialmente. Uma formulação adicional consiste em considerar que os secundários da tira larga do transdutor "vêem" aproximadamente as duas tiras estreitas deslocadas como uma única tira condutiva mediana estreita e substancialmente sólida ou contínua através de Dtot em condições eletromagnéticas (e não eletricamente), e que esta tira virtual como tal induz um sinal substancialmente independente de posição aos terminais de ditos secundários.

[00235] Além disso, os inventores observaram que a medição obtida aos terminais do enrolamento secundário 253 (de uma tira estreita) exibe um comportamento de acordo com a posição do alvo com respeito ao transdutor que é semelhante ao comportamento de acordo com a posição da medição obtida aos terminais do enrolamento secundário 255 (da outra tira estreita). Os inventores também observaram que, no caso de defeitos de posicionamento do alvo com respeito ao transdutor, o comportamento de acordo com a posição da medição aos terminais de um dos dois enrolamentos 253 ou 255 de uma das duas tiras estreitas, exibe deformações relativamente complementares com as deformações obtidas na medição aos terminais do outro enrolamento. Como tal, combinando as medições dos dois secundários das duas tiras estreitas, e preferencialmente conectando em série os dois enrolamentos se eles estiverem projetados de modo a exibir um comportamento relativamente semelhante em particular em relação a posição em termos de amplitude e linearidade, é possível obter uma medição aos terminais do novo enrolamento composto que é relativamente robusta a defeitos de posicionamento. Realmente, no sensor nas Figuras 27A a 27C, substancialmente todas as direções radiais do transdutor encontram exatamente duas espiras elementares do enrolamento composto, de polaridade oposta e arranjadas alternadamente em cada uma das duas tiras estreitas do transdutor. Além disso, as duas tiras estreitas do transdutor estão a uma distância suficiente dos dois ramais orto-radiais internos e externos dos padrões condutivos da tira larga do alvo. Sob estas condições, o acoplamento do padrões condutivos 149j da tira larga do alvo na medição aos terminais dos enrolamento compostos resulta na combinação da indução dos padrões condutivos 149j no secundário 253 (uma tira estreita) e da indução do padrões condutivos 149j no secundário 255 (a outra tira estreita), estas duas contribuições se compensando substancialmente indiferente da posição do alvo com respeito ao transdutor. O acoplamento parasitário então adota um valor relativamente estável quando a posição do alvo com respeito ao transdutor muda. Além disso, o acoplamento adota um valor substancialmente zero quando os secundários 253 e 255 (tiras estreitas) incluem 2(N+1) espiras de direções de enrolamento alternadas, como descrito por exemplo para o sensor na Figura 3 a fim de fazer uma medição diferencial espacialmente. Uma formulação adicional consiste em considerar que, quando a posição do alvo com respeito ao transdutor muda, a leitura feita por um secundário da tira estreita do transdutor do conjunto de padrões condutivos associada com isso no alvo está substancialmente "em fase" com a leitura feita pelo secundário da outra tira estreita do transdutor do conjunto de padrões condutivos associada com isso no alvo. Além disso e quando a posição do alvo com respeito ao transdutor muda, a leitura feita por um secundário da tira estreita do transdutor do conjunto de padrões condutivos 149j da tira larga está substancialmente "em oposição de fase" com a leitura feita pelo secundário da outra tira estreita do transdutor do mesmo conjunto de padrões condutivos da tira larga do alvo. Como tal, quando as duas medições são somadas através de meios matemáticos ou elétricos (por exemplo por uma conexão elétrica serial), o acoplamento parasitário adota um valor substancialmente zero quando os secundários de cada tira estreita são projetados para este propósito, enquanto o sinal desejado é retido e/ou amplificado.

[00236] Deveria ser notado que, no caso da conexão elétrica serial do enrolamento secundário de uma tira estreita com o enrolamento secundário da outra tira estreita, e de modo a obter as características dos sensores descritas com referência à Figura 2E, é por exemplo possível selecionar como o ponto médio do enrolamento composto, o ponto de conexão serial dos dois enrolamentos elementares.

[00237] Deveria ser notado que métodos adicionais para combinar as medições dos dois secundários da tira estreita podem ser contemplados, tais como combinações lineares dos sinais condicionadas separadamente, ou métodos adicionais para interconectar eletricamente os secundários, com por exemplo a mesma pontaria de aumentar a robustez das medições na tira larga e/ou nas tiras estreitas do transdutor, a defeitos de posicionamento do alvo com respeito ao transdutor.

[00238] Deveria ser notado que nos exemplos mostrados nas Figuras 23, 25, 26 e 27A, um dos padrões elementares de período elétrico 360°/(N+1) está centrado aproximadamente na mesma posição angular como um dos padrões elementares de período elétrico 360°/N. Por exemplo, na Figura 25, o padrão 1311 está centrado na mesma posição angular como o padrão 1291, e na Figura 27A, o padrão 1511 está centrado na mesma posição angular como o padrão 1491. Esta configuração é preferencial como ajuda a aumentar o nível global de simetria do sensor, que particularmente torna possível facilitar a fabricação e inspeção visual do alvo, ou facilitar o projeto e fabricação dos conjuntos de enrolamentos secundários. As concretizações descritas não estão porém restringidas a este caso particular.

[00239] Como uma regra geral, deveria ser notado que as concretizações descritas acima podem ser adaptadas a dois sinais θN1 e θN2, N1 e N2 sendo inteiros diferentes, mas a diferença disso não sendo necessariamente unitária. Sob estas condições, um sensor caracterizado por N1 e N2 = N1+2 e de um arranjo semelhante ao arranjo dos sensores nas Figuras 23, 25, 26 e 27A a 27C, torna possível estender a medição absoluta através de uma gama Dtot/N = 180°. Como uma regra mais geral, um sensor caracterizado por N1 e N2 = N1+r, onde r é um inteiro positivo, diferente de zero e estritamente menos que N1 (em outras palavras, menos que ou igual a N1-1), torna possível sob certas condições estender a medição absoluta através de uma gama Dtot/r = 360°/r.

[00240] Além disso, alternativamente nos exemplos nas Figuras 26 e 27A a 27C, em vez de reduzir a largura dos padrões de periodicidade 360°/(N+1) com respeito à largura dos padrões de periodicidade 360°/N, poderia ser contemplado reduzir a largura dos padrões de periodicidade 360°/N com respeito à largura dos padrões de periodicidade 360°/2(N+1).

[00241] Além disso, deveria ser notado que o número de pares de pólos é preferivelmente par para os padrões da tira larga, de modo a se beneficiar de simetria aumentada do transdutor em qualquer lado do ponto médio (particularmente quando o transdutor é concretizado de acordo com o segundo aspecto).

[00242] Além disso, deveria ser notado que as concretizações descritas com referência às Figuras 23 a 27C não são aplicadas somente a sensores de deslocamento angulares planares, mas podem ser aplicadas a tipos adicionais de sensores de deslocamento indutivos, e particularmente sensores de deslocamento lineares planares, ou sensores de deslocamento angulares não planares, por exemplo sensores de deslocamento lineares "enrolados" (por exemplo, formados de acordo com um cilindro) sobre e enfrentando uma parte em rotação da qual também em um alvo do tipo linear e "enrolada" (por exemplo formada de acordo com um cilindro). Estes dois exemplos de concretizações não são de nenhuma maneira restritivos.

Quarto aspecto

[00243] Geralmente, o alvo de um sensor de deslocamento indutivo consiste em uma placa de metal cortada através da espessura inteira portanto para reter, enfrentando os enrolamentos do transdutor, só porções da placa correspondendo aos padrões condutivos do alvo, como mostrado por exemplo na Figura 50 da Patente EP0182085 mencionada acima. Alternativamente, o alvo pode consistir em um substrato dielétrico, por exemplo uma placa de plástico, em que uma face orientada para o transdutor está coberta parcialmente com uma camada de metal formando os padrões condutivos do alvo.

[00244] Os alvos do tipo mencionados acima têm porém pontos de fraqueza, que podem por problemas em algumas aplicações, particularmente aplicações em que as partes móveis para quais é buscado ser capaz de detectar o deslocamento são responsáveis a serem sujeitas a choques ou vibrações significantes. Destes pontos de fraqueza, os inventores identificaram particularmente os padrões condutivos quando eles são relativamente finos e/ou angulares, e o substrato dielétrico que é geralmente macio (epóxi de PCB, plástico, etc.). Além disso, a concretização de uma fixação firme entre o alvo e uma parte móvel à qual é buscado ser capaz de detectar o deslocamento pode por dificuldades. Esta fixação (por exemplo, colagem, aparafusamento, encaixe, etc.) pode representar particularmente um ponto de fraqueza mecânica. Tais pontos de fraqueza restringem as aplicações industriais de sensores equipados com tal alvo, e particularmente requer qualquer instrumentação da parte mecânica rotativa depois das operações de montagem de dita parte particularmente quando estas operações de montagem são executadas usando ferramentas de força tais como marretas e prensas, ou proteção do alvo e/ou do transdutor em um alojamento mecânico sólido. Este é por exemplo o caso de mancais instrumentados que são embutidos com meios de prensa de alta tonelagem.

[00245] De acordo com um quarto aspecto, seria desejável poder se beneficiar de um alvo de sensor de deslocamento indutivo resolvendo todas ou parte das desvantagens de alvos existentes, particularmente em termos de resistência.

[00246] Para isto, de acordo com uma quarta concretização, é contemplado concretizar um alvo de sensor de deslocamento indutivo, formado de um pedaço de metal condutivo (por exemplo, um pedaço de aço), ou alvo de uma peça usinada tal que a face do alvo pretendida para ser orientada para o transdutor compreenda um ou uma pluralidade de pinos de metal se projetando de uma parede de metal básica. Os pinos do alvo correspondem ao padrão condutivo ou aos padrões condutivos do alvo, e as porções da parede básica não encimadas com um pino correspondem a zonas sem padrão condutivo do alvo, isto é, zonas normalmente não condutivas em alvos de sensor de deslocamento indutivos convencionais.

[00247] Figura 28 é uma vista de perspectiva representando um exemplo de uma concretização de um tal alvo de peça única 301, para um sensor de deslocamento indutivo. O alvo 301 tem a forma geral de um disco de metal, usinado tal que uma face do disco pretendida para ser orientada para o transdutor compreenda N pinos condutivos 307i (N=6 no exemplo mostrado) substancialmente da mesma altura, se projetando de uma parede básica aproximadamente planar 309. Cada pino 307i tem um vértice ou uma face de topo, aproximadamente planar e paralela com a parede 309. Além disso, neste exemplo, as paredes laterais dos pinos são aproximadamente ortogonais à parede 309. As faces de topo dos pinos 307i do alvo 301 definem os padrões condutivos do alvo. Neste exemplo, o alvo 301 tem um padrão condutivo substancialmente idêntico àquele do alvo na Figura 3B, isto é, em projeção ao longo de uma direção ortogonal ao plano mediano do disco, os pinos 307i têm substancialmente a mesma forma e estão arranjados substancialmente da mesma maneira como os padrões condutivos 117i do alvo na Figura 3B.

[00248] O princípio operacional do alvo 301 é semelhante àquele descrito acima, isto é, quando o alvo é colocado em frente a um transdutor emitindo uma excitação magnética, fenômenos de indução, por exemplo correntes de remoinho, surgem no pinos 307i, particularmente à face de topo dos pinos, induzindo uma variação de um nível de sinal de saída do transdutor de acordo com a posição dos pinos 307i com respeito ao transdutor.

[00249] Deveria ser notado que no alvo 301, as porções da superfície do alvo enfrentando o transdutor situadas entre os pinos 307i são condutivas. Consequentemente, sob o efeito da excitação magnética gerada pelo enrolamento primário, fenômenos de indução, por exemplo correntes de remoinho, também podem surgir nestas porções do alvo, na parede básica 309. Como uma regra mais geral, e por exemplo no caso do sensor na Figura 28, onde os pinos estão em contato elétrico uniforme com o substrato do alvo caracterizado pela parede 309, as distribuições de campo eletromagnético resultam da interação global da estrutura condutiva do alvo com a excitação magnética gerada pelo primário. Em particular, há fenômenos eletromagnéticos associados com a estrutura condutiva global do alvo em vez de cada pino condutivo, por exemplo o fluxo de uma corrente induzida substancialmente ao longo de uma volta concêntrica com o eixo de rotação do alvo, em lugar de ao longo de voltas locais substancialmente definidas pelas superfícies dos contatos 307i ou pelas porções de superfície da parede 309 que estão contidas entre os pinos. Deveria ser notado em particular que na técnica anterior, é convencional remover a parede básica 309 tanto quanto possível e isolar eletricamente s pinos 307i de modo a evitar estes fenômenos de indução parasitários.

[00250] Porém, a distância entre o transdutor e a parede 309 sendo maior do que a distância entre o transdutor e os pinos 307i, os fenômenos de indução surgindo na parede 309 são menos do que os fenômenos de indução surgindo à superfície dos pinos 307i. Os testes conduzidos pelos inventores demonstraram que a contribuição indutiva da parede 309 pode opcionalmente causar uma modificação tal como uma atenuação ou uma modificação das características de linearidade do sinal de saída desejado do transdutor quando a altura de pinos 307i é baixa, mas, por outro lado, não degrada a precisão da medição de posição que pode ser feita pelo sensor.

[00251] Deveria ser notado que de acordo com o primeiro aspecto, descrito em particular com referência às Figuras 12A a 12D, é possível contemplar, com ajustes geométricos do alvo e em particular com o ajuste da altura dos pinos 307i no sensor na Figura 28, ajustar a distância ótima de alvo-transdutor dopt em termos de linearidade. Como tal, a altura dos pinos pode ser escolhida tal que a distância dopt seja compatível com a aplicação visada, por exemplo entre 0,5 e 1,5 mm, que é uma gama de valores compatíveis com várias aplicações industriais.

[00252] Por meio de exemplo não restritivo, a altura dos pinos 307i está entre 0,1 e 30 mm e preferivelmente entre 1 e 10 mm.

[00253] Mais geralmente, qualquer tipo de alvo de sensor de deslocamento indutivo com um ou uma pluralidade de padrões condutivos pode ser concretizado em forma de peça única, como descrito com referência à Figura 28, por exemplo alvos de deslocamento linear indutivo, ou alvos de sensor de deslocamento angular indutivo planar tendo padrões condutivos diferentes daquele na Figura 28, isto é, por exemplo diferentes de setores angulares ou retângulos, e por exemplo caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos contornos disso (por exemplo, o contorno externo) se desenvolve substancialmente como uma espiral de acordo com o ângulo no alvo, ou pelo fato de que um dos contornos disso se desenvolve substancialmente senoidalmente de acordo com o ângulo no alvo.

[00254] Por meio de ilustração, um exemplo não restritivo adicional de um alvo de sensor de deslocamento angular indutivo planar de peça única 401 é mostrado na Figura 29.

[00255] Como no exemplo na Figura 28, o alvo 401 tem a forma geral de um disco de metal, usinado tal que uma face do disco pretendida para ser orientada para o transdutor compreenda pinos condutivos 407 substancialmente da mesma altura, se projetando de uma parede básica aproximadamente planar 309. Como acima, cada pino 407 tem um vértice ou uma face de topo, aproximadamente planar e paralela com a parede 309, e as paredes laterais dos pinos são aproximadamente ortogonais à parede 309. As faces de topo dos pinos 407 do alvo 401 definem os padrões condutivos do alvo. Neste exemplo, o alvo 401 tem padrões condutivos substancialmente idênticos àqueles do alvo na Figura 27A, isto é, vistos de cima, os pinos 407 têm substancialmente a mesma forma e estão arranjados substancialmente da mesma maneira como os padrões condutivos 147i do alvo na Figura 27A.

[00256] A concretização de alvos de peça única do tipo mencionado acima pode ser executada por qualquer meio conhecido para usinar uma parte de metal sólida, por exemplo através de gravura, sinterização, moldagem, modelagem, etc.

[00257] Uma vantagem dos alvos de peça única do tipo mencionado acima é que eles são particularmente robustos com respeito a alvos existentes, e podem como tal ser operados sem precauções especiais. Esta robustez particularmente se origina do fato que tais alvos são sólidos e não têm nenhum ponto aparente de fraqueza. Além disso, estes alvos são mais fáceis de prender firmemente a partes móveis do que alvos existentes. Em particular, quaisquer técnicas de encaixe por força de metal sobre metal e/ou soldagem metal a metal pode ser usada. Estas duas características tornam possível pré-instrumentar uma maioria muito grande de partes de metal rotativas até mesmo antes da montagem disso ou uso no sistema hospedeiro. Para finalizar a instrumentação do sistema, é simplesmente necessário montar o transdutor oposto ao alvo montado, ou ao término de montagem ou em qualquer fase do ciclo de vida do sistema hospedeiro.

[00258] De acordo com uma concretização particularmente vantajosa, um alvo de sensor de deslocamento indutivo de peça única do tipo descrito acima pode ser usinado diretamente em uma peça de metal que é buscada poder detectar a posição (e/ou o deslocamento), por exemplo: para uma medição angular, uma coluna de direção de automóvel, um eixo de motor ou uma caixa de câmbio de redução (por exemplo, a uma face em forma de disco de uma seção de extremidade do eixo), um anel rotativo (interno ou externo) de um rolamento de esferas, uma engrenagem, etc.; ou para uma medição linear, uma biela de pistão, um corpo absorvente de choque, etc.

[00259] Vários exemplos de concretização com várias concretizações alternativas foram descritas acima. Deveria ser notado que aqueles qualificados na técnica poderão combinar vários elementos destes vários exemplos, concretizações e concretizações alternativas sem exercitar habilidade inventiva. Deveria ser notado em particular que a primeira, segunda, terceira e quarta concretizações descritas acima podem ser implementadas independentemente entre si ou combinadas completamente ou em parte de acordo com as necessidades da aplicação.

Claims

1. Transdutor para um sensor de deslocamento indutivo compreendendo um transdutor e um alvo adequado para se mover de acordo com um grau de liberdade com respeito ao transdutor, caracterizado pelo fato de que este transdutor compreende: pelo menos um enrolamento primário; e pelo menos um primeiro enrolamento secundário (213; 223; 233) se estendendo em uma zona de comprimento Dtot paralela com dito grau de liberdade, compreendendo 2N espiras (213i+, 213i-) de direções de enrolamento alternadas, cada uma tendo uma borda de dimensão aproximadamente igual a Dtot/2N paralela com dito grau de liberdade, distribuídas regularmente ao longo do comprimento Dtot, onde N é um inteiro maior que ou igual a 2, em que dito pelo menos um enrolamento secundário (213; 223; 233) compreende: uma primeira seção condutiva enrolada (213A 223A) formando N meia espiras, se estendendo entre uma primeira extremidade (E1) do enrolamento, situada aproximadamente ao ponto médio do comprimento Dtot, e um primeiro ponto intermediário (A) do enrolamento, situado a uma primeira extremidade do comprimento Dtot; uma segunda seção condutiva enrolada (213B; 223B) formando N meia espiras, complementares com as N meia espiras da primeira seção (213A; 223A), se estendendo entre o primeiro ponto (A) e um segundo ponto intermediário (M) do enrolamento, situado aproximadamente ao ponto médio do comprimento Dtot; uma terceira seção condutiva enrolada (213C; 223C) formando N meia espiras, se estendendo entre o segundo ponto (M) e um terceiro ponto intermediário (B) do enrolamento a uma segunda extremidade do comprimento Dtot; uma quarta seção condutiva (213D; 223D) formando N meia espiras, complementares com as N meia espiras da terceira seção (213C; 223C), se estendendo entre o terceiro ponto (B) e uma segunda extremidade (E2) do enrolamento situado aproximadamente ao ponto médio do comprimento Dtot; e primeiro (PE1), segundo (PE2) e terceiro (PM) terminais de conexão para os enrolamentos secundários, respectivamente conectados à primeira (E1) e segunda (E2) extremidades do enrolamento e ao segundo ponto intermediário do enrolamento.

2. Transdutor, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo ponto intermediário (M) é referenciado a um potencial elétrico do meio diferencial de medição por dito terceiro terminal (PM).

3. Transdutor, de acordo com reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico é um potencial constante centrado na gama de medição de tensão elétrica do meio de medição diferencial.

4. Transdutor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o grau de liberdade é um grau de liberdade em translação ao longo de uma direção retilínea (x), e o comprimento Dtot é um comprimento linear retilíneo.

5. Transdutor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o grau de liberdade é um grau de liberdade em rotação sobre um eixo, e o comprimento Dtot é um comprimento angular.

6. Transdutor, de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o comprimento Dtot é igual a 360°.

7. Transdutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que cada meia espira do enrolamento secundário (213; 223; 233) tem uma forma de U, reta ou curvada, e cada espira do enrolamento secundário (213; 223; 233) consiste em duas meia espiras em forma de U de seções condutivas separadas (213A, 213B, 213C, 213D; 223A, 223B, 223C, 223D), em que os ramais verticais estão orientados ao longo de direções opostas.

8. Transdutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, em cada espira do enrolamento secundário (213; 223; 233), as porções de espira ortogonais à direção de deslocamento do alvo com respeito ao transdutor são atravessadas duas vezes por um fio ou uma trilha condutiva do enrolamento secundário, e as porções de espira paralelas com a direção de deslocamento do alvo com respeito ao transdutor são atravessadas uma vez pelo fio ou o trilha condutiva do enrolamento secundário.

9. Transdutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ademais compreende pelo menos um segundo enrolamento secundário (223'; 233') substancialmente idêntico ao primeiro enrolamento secundário (223; 233) e deslocado, visto da frente, com respeito ao primeiro enrolamento secundário, o primeiro (223; 233) e segundo (223'; 233') enrolamentos secundários sendo formados em primeiro (M1) e segundo (M2) níveis de metalização sobreposta, tal que, para cada enrolamento secundário, o comprimento de trilha condutiva arranjado no primeiro nível (M1) é aproximadamente igual ao comprimento de trilha condutiva do enrolamento arranjado no segundo nível (M2).

10. Transdutor, de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, em cada um do primeiro (223) e segundo (233) enrolamentos secundários, uma mudança de nível de metalização ocorre todo L/2 metros de trilha condutiva, onde L denota o comprimento de uma espira do enrolamento.

11. Transdutor, de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que k mudanças de nível de metalização ocorrem todo L/2 metros de trilha condutiva, onde L denota o comprimento de uma espira do enrolamento e k é um inteiro maior que ou igual a 2.

12. Transdutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que N é um número par.

13. Transdutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos um enrolamento secundário (213; 223; 233) compreende padrões de enchimento, isto é, vias e trilhas sem função de captação de sinal desejado.