CH420642A - Dispositif détecteur électrique de la position d'un organe - Google Patents
Dispositif détecteur électrique de la position d'un organeInfo
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Description
Dispositif détecteur électrique de la position d'un organe La présente invention a pour objets un dispositif détecteur électrique de la position d'un organe ainsi qu'une utilisation de ce dispositif. Selon l'invention, le dispositif qui comprend un circuit magnétique, un enroulement destiné à magnétiser le circuit magnétique, un dispositif à effet Hall disposé dans un entrefer du circuit magnétique et une pièce faite en matériau à perméabilité élevée et solidaire de l'organe dont la position doit être détectée, cette pièce étant disposée dans un autre entrefer du circuit magnétique ou étant adjacente à cet autre entrefer de façon que le flux magnétique auquel est soumis le dispositif à effet Hall dépende de la position dudit organe, est caractérisé en ce que le circuit magnétique comprend des première, seconde et troisième pièces en matériau magnétique, ces pièces étant disposées de façon à ménager un premier entrefer entre une première partie de la première pièce et une première partie de la seconde pièce, un second entrefer entre une seconde partie de la première pièce et la première partie de la troisième pièce, un troisième et un quatrième entrefer entre une troisième partie de la première pièce et respectivement les premières parties des seconde et troisième pièces, et un cinquième entrefer entre une seconde partie de la seconde pièce et une seconde partie de la troisième pièce, en ce que l'enroulement entoure la troisième partie de la première pièce, en ce que la pièce en matériau magnétique à perméabilité élevée est disposée dans le troisième entrefer ou est adjacente à celui-ci, de façon que la réluctance de ce troisième entrefer dépende de la position dudit organe et en ce que le dispositif à effet Hall est disposé dans le cinquième entrefer. Un dispositif à effet Hall est un dispositif qui comprend un élément prévu pour utiliser cet effet, c'està-dire que, lorsqu'un champ magnétique est appliqué à cet élément dans un premier sens et qu'un courant électrique traverse l'élément dans un deuxième sens perpendiculairement au premier, une tension apparaît aux bornes de l'élément dans un troisième sens perpendiculairement au premier et au deuxième, cette tension étant appelée tension de Hall . L'utilisation du dispositif selon l'invention pour détecter une différence de pression est caractérisée en ce que la position dudit organe dépend de cette différence de pression. Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif détecteur électrique de la position d'un organe, dans une utilisation comme détecteur de différence de pression. La fig. 1 est une coupe à travers le détecteur de différence de pression; la fig. 2 est une vue partielle selon la ligne II-II de la fig. 1 ; la fig. 3 représente le circuit magnétique du dispositif détecteur de position; la fig. 3a représente un détail du circuit magnétique; la fig. 4 représente le circuit électrique du dispositif détecteur de position, et la fig. 5 représente un circuit électrique analogue au circuit magnétique de la fig. 3. La tension de Hall qui apparaît aux bornes de l'élément dans un dispositif à effet Hall est donnée par l'équation V = KIB volts où V est la tension de Hall; K est une constante qui dépend de la constante de Hall du matériau de l'élément, de la géo métrie de celui-ci et de son épaisseur dans le troisième sens; I est le courant instantané dans le deuxième sens, et B est la densité du flux instantané dans le pre mier sens. La densité du flux B dépend du courant qui traverse l'enroulement et qui est égal ou présente une composante égale au courant qui traverse le dispositif à effet Hall, dans l'appareil dont il s'agit. La tension de Hall est donc donnée par l'équation V = KI X CI où C est un paramètre qui dépend de la position de l'élément en question. Dans l'appareil dont il s'agit, le courant est alternatif, de sorte que I = sin cot et que V=KCI5 = KC(i sin cot) 2 = KCi2 sin2 cût KCi2 (1 - cos 2cot) 2 KCi2 KCi2 cos 2cst 2 2 Le premier terme est une tension continue et le second une tension alternative de fréquence double de celle de la source de tension. En se référant à la fig. 1, un soufflet cylindrique 1 est fixé par une extrémité à un organe 8 et par l'autre à une plaque 2, qui forme avec un carter 13 une chambre cylindrique 3, dans laquelle se trouve le soufflet 1. Un organe cylindrique 4, coaxial avec la chambre 3 et solidaire de la plaque 2, s'étend à travers cette plaque, d'une part en direction du soufflet 1 en se terminant par une partie 5 d'un diamètre réduit et, d'autre part, vers l'extérieur de la chambre 3 en se terminant par une partie filetée 6. Un trou 7 est perforé à travers l'organe 4, le long de son axe, en se terminant dans la partie extérieure 6 par un évasement 19. L'organe 8 présente une dépression 9, dont une partie cylindrique 10 est adaptée à la partie 5, et une partie conique 11. Lorsque le soufflet 1 est complètement dilaté, du fluide peut encore pénétrer à l'intérieur de la chambre 3 par le trou 7, la partie conique 1 1 et la partie cylindrique 10, celle-ci étant écartée de la partie 5. Une pièce de raccordement filetée 12 fait extérieurement saillie sur le carter 13 et présente un trou 14 qui se termine à l'extérieur par un évasement 15. Une tige 16 est fixée à l'organe 8 et porte à son extrémité une pièce 17, qui n'est pas indiquée à la fig. 1. L'organe 8 est fixé à un ressort 18 d'une forme spéciale (fig. 2) qui est lui-même fixé au carter 13 et sert à maintenir l'organe 8 en position. Lorsque la pression du fluide qui se trouve à l'ex térieur du soufflet 1 dépasse celle du fluide à l'intérieur, le soufflet est comprimé et la tige 16 se déplace, de même que la pièce 17. Par contre, lorsque la pression du fluide à l'intérieur du soufflet 1 dépasse celle du fluide qui se trouve à l'extérieur, le soufflet 1 ne peut pas se dilater, de sorte que la tige 16 et la pièce 17 ne se déplacent pas. Lorsque le soufflet 1 se contracte, le ressort 18 permet à la tige 16 de se déplacer le long de l'axe du soufflet. En se référant maintenant à la fig. 3, le dispositif détecteur de position comporte trois pièces fixes 21, 22 et 23 (constituant les première, deuxième et troisième pièces, respectivement) et une pièce mobile 17, toutes ces pièces étant construites en matériau magnétique à haute perméabilité, tel que celui qui est vendu sous la dénomination commerciale de Permendur . La pièce 21 est un noyau en E, dont la branche centrale 24, entourée d'une bobine 25, est légèrement plus longue que les deux branches extérieures 26 et 27. La pièce 22 est en forme de L, dont une extrémité est adjacente à l'extrémité de la branche 26 avec un entrefer 28 (constituant le premier entrefer) entre elles. L'autre extrémité de la pièce 22 est adjacente à l'extrémité de la pièce 23 avec un entrefer 29 (constituant le cinquième entrefer) entre elles. La pièce 23 est en forme de U et son autre extrémité est adjacente à la branche 24 avec un entrefer 30 (constituant le quatrième entrefer) entre elles. La pièce 23 est également adjacente à la branche 27 avec un entrefer 35 (constituant le deuxième entrefer) entre elles. La pièce 17 est placée dans un entrefer 31 (constituant le troisième entrefer) entre la branche 24 et la pièce 22. Un cristal à effet Hall 33 est placé dans l'entrefer 29, adjacent à la pièce 22, et une pâte 34 renfermant un mélange de ciment à la résine époxyde (telle que celle vendue sous la dénomination d Ara1dite > ) et de particules de ferrite relie le cristal 33 à la pièce 23 (voir fig. 3a). Le cristal 33 est construit conformément à notre brevet britannique No 892457. Les réluctances des entrefers 28 et 35 sont égales et la réluctance de l'entrefer 31 dans la position donnée de la pièce 17 est égale à celle de l'entrefer 30. En se référant à la fig. 4, la bobine 25 est reliée en série avec le cristal 33 à une source de tension alternative 41, dont la fréquence peut être avantageusement de 400 Hz. Un filtre 36 est branché aux électrodes du cristal 33, entre lesquelles la tension de Hall apparaît. B1 s'agit d'un filtre passe-bas, disposé de façon à produire un fort affaiblissement à la fréquence de la source 41 et au double de cette fréquence. En se référant à la fig. 5, la force magnétomotrice produite par la bobine 25 dans la branche 24 est représentée par l'alternateur 42. Une résistance 36 (d'une valeur R1) représente la réluctance de l'entrefer 35 et une résistance 37 (d'une valeur R2) représente celle de l'entrefer 28. Une résistance variable 38 (d'une valeur R3) représente la réluctance de l'entrefer 31 et une résistance 39 (d'une valeur R4) représente celle de l'entrefer 30. La réluctance de l'entrefer 29, lorsque le cristal 33 et la pâte 34 y sont disposés, est représentée par la résistance 40. Lorsque, dans le circuit de la fig. 5, R1 = R2 et R3 = R4 aucun courant ne circule par la résistance 40. De même, dans la position donnée de la pièce 17, il n'y a pas de force magnétomotrice à travers le cristal 33, de sorte qu'il n'y a pas de tension de Hall. Le fonctionnement du dispositif détecteur de position est le suivant: lorsque la pièce 17 se déplace, un flux magnétique traverse l'entrefer 29. Une tension de Hall apparaît alors à travers le cristal 33, la valeur de cette tension dépendant de la valeur du flux magnétique. La tension de Hall a une composante continue et une composante alternative, qui est pratiquement éliminée par le filtre 36, de sorte que la composante continue apparaît seule aux bornes de sortie du filtre. La pièce 17 peut avoir une forme telle que la relation entre le signal de sortie et le déplacement de cette pièce suive n'importe quelle loi mathématique désirée. Le fonctionnement du détecteur de différence de pression est le suivant: un fluide est introduit dans la chambre 3 par le trou 14 et un autre fluide est introduit dans le soufflet 1 par le trou 7. La disposition est prévue de façon que, lorsque les pressions sont égales, la pièce 17 est dans sa position donnée, de sorte que les réluctances des entrefers 31 et 30 sont égales et qu'aucune tension n'apparaît aux bornes de sortie du filtre 36. Lorsque, par contre, la pression du fluide dans la chambre 3 dépasse celle du fluide dans le soufflet 1, la tige 16 et la pièce 17 sont déplacées et une tension continue apparaît aux bornes de sortie du filtre 36. La valeur de la tension dépend de la différence de pression. Le dispositif détecteur de position décrit a l'avantage que, s'il est endommagé pour une raison ou une autre, la valeur du signal de sortie sera réduite, mais sa polarité ne sera normalement pas inversée.
Claims (1)
- REVENDICATION I Dispositif détecteur électrique de la position d'un organe, comprenant un circuit magnétique, un enroulement destiné à magnétiser le circuit magnétique, un dispositif à effet Hall disposé dans un entrefer du circuit magnétique, et une pièce faite en matériau à perméabilité élevée et solidaire de l'organe dont la position doit être détectée, cette pièce étant disposée dans un autre entrefer du circuit magnétique ou étant adjacente à cet autre entrefer de façon que le flux magnétique auquel est soumis le dispositif à effet Hall dépende de la position dudit organe, caractérisé en ce que le circuit magnétique comprend des première, seconde et troisième pièces en matériau magnétique, ces pièces étant disposées de façon à ménager un premier entrefer entre une première partie de la première pièce et une première partie de la seconde pièce,un second entrefer entre une seconde partie de la première pièce et une première partie de la troisième pièce, un troisième et un quatrième entrefer entre une troisième partie de la première pièce et respectivement les premières parties des seconde et troisième pièces, et un cinquième entrefer entre une seconde partie de la seconde pièce et une seconde partie de la troisième pièce, en ce que l'enroulement entoure la troisième partie de la première pièce, en ce que la pièce en matériau magnétique à perméabilité élevée est disposée dans le troisième entrefer ou est adjacente à celui-ci, de façon que la réluctance de ce troisième entrefer dépende de la position dudit organe, et en ce que le dispositif à effet Hall est disposé dans le cinquième entrefer.SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que les réluctances des premier et second entrefers sont égales, en ce que la réluctance du troisième entrefer est égale à celle du quatrième entrefer pour une position donnée dudit organe, et en ce que ledit organe peut être déplacé de ladite position donnée soit dans une direction provoquant un accroissement de la réluctance du troisième entrefer, soit dans une direction provoquant une diminution de la réluctance de ce troisième entrefer, mais pas dans les deux directions.2. Dispositif selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la première pièce est en forme de E, ses première et seconde parties étant constituées par les barres supérieure et inférieure, et sa troisième partie par la barre centrale du E.3. Dispositif selon la sous-revendication 1 ou la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à effet Hall est maintenu en contact avec une face du cinquième entrefer par une substance renfermant des particules en matériau magnétique.4. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que le dispositif à effet Hall et l'enroulement sont connectés dans un circuit de façon à être excités en phase par une même source de courant alternatif.5. Dispositif selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre connecté entre les bornes de sortie du dispositif à effet Hall et destiné à atténuer les signaux dont la fréquence est double de celle de la source de courant alternatif.REVENDICATION II Utilisation du dispositif selon la revendication I pour détecter une différence de pression, caractérisée en ce que la position dudit organe dépend de cette différence de pression.
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