EP1991835A1 - Capteur de position absolue et procede de fonctionnement d'un tel capteur - Google Patents

Capteur de position absolue et procede de fonctionnement d'un tel capteur

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Publication number
EP1991835A1
EP1991835A1 EP07705621A EP07705621A EP1991835A1 EP 1991835 A1 EP1991835 A1 EP 1991835A1 EP 07705621 A EP07705621 A EP 07705621A EP 07705621 A EP07705621 A EP 07705621A EP 1991835 A1 EP1991835 A1 EP 1991835A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detection probe
event
rotating element
rotation sensor
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07705621A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre-Emmanuel Cavarec
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Somfy SA
Original Assignee
Somfy SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Somfy SA filed Critical Somfy SA
Publication of EP1991835A1 publication Critical patent/EP1991835A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation

Definitions

  • Absolute position sensor and method of operation of such a sensor.
  • the invention relates to a rotation sensor for an electromechanical actuator for operating a movable element of a building.
  • the invention also relates to a method of operating an absolute zone rotation sensor.
  • the invention also relates to an actuator comprising such a sensor and means for implementing such a method.
  • the real-time position of the moving element is generally determined by counting the number of revolutions of the output axis of the actuator.
  • Different counting devices are known. They are in particular of mechanical or electronic type (optical or magnetic detection).
  • a reference value for example an end position, chosen as such, can be written in a memory as an initial value 0. From this position, the angular displacements in one direction or in the other are taken into account to determine the current position. The current position is written in non-volatile memory. Thus, during a power off, the current position is retained. On the other hand, in the case of manual operation of the mobile element, without powering the device, information on the actual position is almost always lost. Indeed, after a manual maneuver without power, it is very likely that the current position no longer corresponds to the memorized position.
  • US Patent 4,785,242 discloses a rotor angular position counting device using a permanent magnet coupled sensor, placed over a wheel and capable of detecting a variation in the existing air gap with the wheel surface.
  • the use of a gearwheel, together with a wheel with increasing radial dimension, makes it possible to determine the absolute angular position and precisely.
  • a third smooth-surface wheel serves to give a reference value for the measurement of the gap and can be used to compensate for any errors in the determined angular position (compensation for any variations in the air gap by displacement of the axis and temperature variation compensation resulting in a change in magnetic field strength of the magnets).
  • this counting device only makes it possible to know the absolute position if the actuator is intended to rotate on a number of turns less than 1.
  • US Pat. No. 4,041,483 uses two wheels in mutual engagement and having a different number of teeth, for example 32 and 33 teeth.
  • Each wheel has an outer track comprising a regular alternation of 8 reflective and 8 non-reflective sectors and an inner track comprising a single reflective sector.
  • Two optical sensors are arranged above the outer track, so as to obtain quadrature signals, and a sensor is disposed above the inner track.
  • the principle used requires that a transition of the signal from the sensor takes place precisely between the edges of the two other signals in quadrature. This constraint is achievable with optical devices, but almost impossible to hold with magnetic devices, under economic conditions.
  • With a sectorized magnetic disk a first not insignificant effect is the angular dispersion from one sector to another.
  • each probe is characterized by a detection threshold for the transition to the active state, and a detection threshold for the transition to the idle state. It suffices to have a difference between these respective thresholds from one probe to the other so that this results in a time shift of the signals. All the more reason, the use of a second track and a third probe makes it impossible to calibrate correctly and without position adjustments of the probes, in the case where a magnetic solution would be used. Without these adjustments, the slipping of the signals would lead to cases of error or indeterminacy. Finally, it is difficult to avoid the magnetic interaction between tracks.
  • the optical reading is performed by optical forks working in transmission and reception of light on either side of the fork through each wheel. This solution requires a large distance of the wheels.
  • EP 1 437 575 discloses an absolute position sensor of a shaft.
  • the sensor comprises wheels equipped with magnetic poles and in magnetic connection with one another so that the number of magnetic pole ratios define the rotational speed ratios of the wheels.
  • Each wheel further comprises an annular magnet having magnetization lines parallel to each other and perpendicular to the axis of the cylinder. Probes are arranged near this magnet to measure characteristics of the magnetic field it creates and deduce, therefore, the position of the wheel. Thus, at any time, it is possible to determine the position of each wheel and to deduce the position of the shaft.
  • Such a sensor is particularly difficult to produce and expensive especially because of the use of cylindrical magnets.
  • the object of the invention is to provide an absolute zone rotation sensor and a method of operation of such a sensor obviating the disadvantages mentioned and improving the absolute position sensors and operating methods of such sensors known from the prior art.
  • the invention proposes a sensor of the tolerant type having a simple and compact structure, and making it possible to distinguish a large number of zones of positions of an element and thus allowing an absolute resetting of the positions in the case of manual maneuvering during a period no power supply.
  • tolerant type sensor here means a sensor capable of withstanding a significant dispersion in geometric positioning and in the detection properties of the constituents.
  • the rotation sensor according to the invention is characterized by the characterizing part of claim 1.
  • the actuator according to the invention comprises an electric motor, a rotation sensor defined above and hardware and software electronic means for implementing the method defined above.
  • the appended drawing shows, by way of example, an embodiment of a rotation sensor according to the invention and an embodiment of a method of operation of such a sensor.
  • Figure 1 is a diagram of an installation comprising an actuator provided with a rotation sensor according to the invention.
  • Figure 2 is a diagram showing the mechanical organs and detection probes of a rotation sensor according to the invention.
  • Figures 3 to 5 are graphs showing the states of the detection probes associated with different moving elements of the rotation sensor, the sensor being animated with a uniform movement.
  • Figure 6 is a flow chart of an embodiment of the operating method of the rotation sensor according to the invention.
  • FIG. 7 is a flow chart detailing an alternative embodiment of the conversion step of the operating method.
  • Fig. 8 is a flow chart of an embodiment of a method for learning absolute areas.
  • FIGS. 9A to 9G describe the chosen state of a detection probe during its displacement or for different offsets.
  • Fig. 10 is a flowchart detailing a first variant of the counting step of the operating method.
  • FIGS. 11A and 11B describe a first and a second variant of the selection step appearing in the counting step of FIG. 10.
  • Fig. 12 is a flowchart detailing a second variant of the counting step of the operating method.
  • FIG. 13 is a first variant embodiment of the mechanical members and sensors for detecting a rotation sensor according to the invention.
  • FIG. 14 is a second variant embodiment of mechanical members and sensors for detecting a rotation sensor according to the invention.
  • FIG. 15 is a variant of the second step of the operating method according to the invention.
  • the installation INST represented in FIG. 1, comprises an ACT actuator equipped with a MOT motor whose output shaft drives a gear reducer GER.
  • the output shaft SHF of the gear unit GER is the output shaft of the actuator. It is kinematically linked to a mobile VOC element via a motion conversion device. By controlling the power supply of the motor, the movements of the movable element are thus controlled.
  • the movable element is for example a roller blind or roller shutter whose lower end is attached to a load bar REF.
  • the motion conversion device then comprises the winding tube of the blind or shutter.
  • the movable member is rigid, such as a garage door or a sliding gate, and the motion conversion element is for example a chain or a rack.
  • the MOT motor is activated in a first direction or in a second direction by a microcontroller CPU which controls the power supply of the engine MOT. According to the direction of activation, the movable element moves in a first direction DIR1 or a second direction DIR2. The direction of rotation of the motor and the direction of movement are subsequently assimilated.
  • the CPU microcontroller receives control commands using a CMD link with an RX command receiver.
  • the commands are transmitted using a RCU remote control interface, for example nomad, provided with a human-machine interface KB comprising at least one control key.
  • the remote control interface RCU communicates by radio waves with the command receiver, as represented by the arrow MSG.
  • a rotation sensor ROT is preferably disposed at the output of the gear reducer GER.
  • the rotation sensor can be arranged at the MOT motor output, as represented by a dotted line. This sensor will be detailed in Figure 2.
  • the translational movement of the movable element is limited by a first end stop LS1 and / or a second end stop LS2 low.
  • the limits are set by recording in the CPU microcontroller count values corresponding to these extreme positions.
  • the rotation sensor ROT is shown schematically in Figure 2, under the global reference 1. It comprises a shaft 2 integral with a kinematic chain member ensuring the transfer of the mechanical power of an engine to a movable member to maneuver .
  • the shaft 2 is preferably secured to the SHF output shaft of the gearbox driven by the motor.
  • Three driving gears 3a, 3b and 3c are integral with the shaft 2. These three wheels meshing respectively with three driven gears 4a, 4b and 4c.
  • the three wheels are preferably mounted on the same second shaft, at least two being mounted crazy. They can also be mounted on three independent shafts as shown in FIG.
  • Each of the driven wheels is integral with a pole wheel W1, W2, W3, bearing a marker MK1, MK2, MK3.
  • the markers are magnetization zones, i.e., are magnetized angular sectors.
  • Three detection probes for example Hall effect or magnetoresistance probes, are arranged in a fixed manner near the pole wheels to detect the passages of the markers resulting from the rotation of the wheels.
  • the detection probes S1, S2 and S3 are respectively disposed at the periphery of the wheels W1, W2 and W3, on a PCB printed circuit which may be common to the circuit comprising the microcontroller CPU.
  • the outputs of the S1-S3 probes are respectively connected to IN1-IN3 inputs of the CPU microcontroller.
  • the magnetization zones can be very simple. They may be constituted by simple magnetized elements and of any shape attached to the wheels.
  • Each marker is opposite a detection probe only in certain positions of the rotating element comprising the marker, the detection probe being active in these positions.
  • the probe is non-active in all the other angular positions in which no marker is opposite it.
  • Magnetic sensing probes occupy two states: an active state or a non-active state.
  • the marker may be a reflective zone disposed on a smooth absorbent wheel, or vice versa.
  • the reflective zones such as the absorbing zones
  • the reflective zones can be very simple. They can be constituted by simple elements of any form reported on the wheels.
  • Each marker is next to a detection probe only in certain positions of the rotating element comprising the marker, the detection probe being active in these positions.
  • the probe is non-active in all the other angular positions in which no marker is opposite it.
  • Optical sensing probes occupy two states: an active state or a non-active state.
  • the markers are arranged on the driven wheels: for example, one of the teeth of the driven wheel is magnetized while the others are not.
  • the driven wheel 4a is further secured to a clock wheel WH carrying several regularly distributed sectors.
  • This wheel is associated with a fourth detection probe SH, for example a Hall effect probe, arranged in a fixed manner near the clock wheel WH to detect the passages of the sectors resulting from the rotation of the wheels.
  • a fourth detection probe SH for example a Hall effect probe
  • the same physical phenomenon is used to constitute the sectors of the clock wheel and the sectors of the smooth wheels.
  • it is a magnetization, obtained for example from plasto-ferrite parts.
  • the first driven wheel 4a and the first driving wheel 3a have the same number of teeth and therefore rotate at the same speed while the second and third driven wheels do not have the same number of teeth as the driving wheels with which they mesh, the reduction ratio between the second driving wheel and the second driven wheel being further different from the reduction ratio between the third driving wheel and the third driven wheel.
  • the different driven wheels being driven at different speeds, thanks to different reduction ratios, they are shifted relative to each other according to these reduction ratios.
  • the first driven wheel 4a performed one revolution
  • the second driven wheel 4b made N 3b / N 4b revolution (about 0.9333 revolution)
  • the third driven wheel 4c made N 3c / N 4c turn (about 0.9286 turn).
  • the first driven wheel 4a made N 4b turns
  • the third driven wheel 4c made N 4b ⁇ N 3c / N 4c revolutions (about 13.93 revolutions).
  • one keeps the same number of teeth for the 3 driving wheels, and one chooses for the driven wheels three neighboring numbers and not having common dividers. This is the choice shown in Table 2:
  • the sensor also has a clock wheel WH comprising n regularly distributed markers is 2 ⁇ n detectable transitions by the detection probe SH between an unmarked sector and a marked sector.
  • the clock wheel contains an alternating succession of poles oriented in one direction and poles oriented in opposite directions.
  • the output signal of the detection probe SH is applied to an input INO of the microcontroller CPU. Subsequently, this clock signal is considered active when it changes state.
  • the number of recognizable positions of the shaft 2 is therefore 2 ⁇ n ⁇ N 4b ⁇ N 4c .
  • such a sensor thus makes it possible to determine the rotational position of the winding tube of a rolling shutter defined above with an accuracy better than 6 °, by choosing an appropriate reduction ratio between the shaft 2 and the tube of winding.
  • the clock wheel WH and the first pole wheel W1 constitute a same moving assembly which is represented indexed so that one of the clock transitions occurs substantially in the middle of the marker MK1 of the first pole wheel, it is that is, substantially in the middle of the time interval during which the detection probe S1 is activated.
  • this indexing is not an obligation, as will be seen later.
  • FIG. 3 now describes the state of the detection probes S1-S3 during a regular rotation of the shaft 2.
  • the time is from left to right.
  • Each clock transition is marked by an arrow and by a modulo count of 0 to 13.
  • the arrow is elongated when there is a coincidence between a clock transition and the activation of one of the detection probes.
  • the coincidence between a clock transition and the detection of the marker MK1 of the first polar wheel WH1 corresponds to the origin of the modulo count.
  • FIG. 4 is the temporal continuation of FIG. 3. It can be seen that the pairs (N2, N3) are successively written: (13, 15) (12, 1) (11, 2) (10, 3) (9, 4) that would follow (8, 5) (7, 6) (6, 7) (5, 8) (4, 9) (3, 10) (2, 11) (1, 12) (13, 13) ( 12, 14) (11, 15) (10, 1) etc.
  • Figure 5 depicts the state of the counter a little before the initial configuration of Figure 3, in which the three markers are aligned. This would also be the final configuration after achieving the maximum number of turns allowing discrimination by the sensor.
  • Figure 5 begins in a little more than two turns before this initial or final situation, by the identification of a zone marked by the pair (2, 13) (vertical hatching) and finally a last zone marked by the pair (1, 14) ( dotted line).
  • the active state of the detection probe S2 or the active state of the detection probe S3 are not taken into account for the "grayed-out" configuration which starts with the coincidence of a clock transition. and the active state of the detection probe S1.
  • FIG. 6 represents the software operating flow diagram of the rotation sensor, in relation with what has just been described.
  • a first step E1 the direction of movement is detected. According to this sense, the same area will be identified by two different pairs of values. Detection of the direction of movement is simply the result of the received command order.
  • a second step E2 the counting of the clock pulses starts at the value 0 during the first coincidence of a clock transition and an active state on the probe S1 caused by the passage of the marker MK1 of the first polar wheel W1, which constitutes a first event, which will be repeated during each clock wheel revolution.
  • the count value is contained in an NH counter of the microcontroller CPU.
  • the counter NH here comprises at least two registers. One will identify the state of the polar wheel W2 driven by a number of teeth less than the clock wheel, the other will identify the state of the polar wheel W3 driven by a number of teeth greater than the wheel clock. In the latter case, the count may exceed the value 14.
  • a variant E21 of the second step E2 consists in initializing the count on the simple activation of the first detection probe S1, for example on a rising signal of this probe. In this case, there is no relative positioning constraint between the clock wheel and the first pole wheel, and it is sufficient for a first polar wheel turn to be associated with a strictly integer number of clock signal transitions (c). ie without time slip from one turn to another). This variant is represented in FIG.
  • a third step E3 called the counting step, the appearance of a second event constituted by the active state of the second detection probe S2 is awaited, followed by a third event constituted by the active state of the third probe.
  • detection S3 (or according to a reverse chronology) and the state of the count of NH clock transitions is recorded between the first and each of these two events, in a first variable N2 and in a second variable N3.
  • the first variable N2 and the second variable N3 can be described as "displacements" insofar as they correspond to rotational displacements of the shaft 2 between the first and second events and between the first and third events.
  • Steps E1 to E3 are grouped into a phase E100.
  • an absolute zone reference ZA is deduced from the pair of values taken by the variables N2 and N3, for example a sequence number of the zone.
  • each zone preferably occupies the same space consisting of the 14 transitions numbered 0-13.
  • a fine position is indicated by the value of NH within a given zone.
  • the sequence number of the zone can be deduced from the pair of values (N2, N3) using an algorithm.
  • the sequences are indeed simple to deduce from the initial configuration.
  • FIG. 7 is a flow chart detailing an alternative embodiment of the conversion step of the operating method. This variant therefore replaces steps E4 and E5 of the operating method.
  • the two values of the variables N2 and N3 are concatenated to a displacement value NT.
  • the values are coded on 4 bits if they do not exceed 16 possible values, which is the case of the preferred mode in which N2 varies between 1 and 13 while N3 varies between 1 and 15.
  • an address value ADR is calculated by adding the displacement value NT to a base address ADR1 or to a base address ADR2, depending on whether the direction of movement is the first or the second direction. There is to do this a first table
  • each table occupies at most 256 positions. Each memory position has been previously filled with the sequence number of the zone corresponding to the displacement value NT.
  • a substep E43 the content of the address memory ADR is read, that is to say the order number ZA identifying the current zone.
  • Figure 8 describes a method for learning absolute areas.
  • a particular manipulation of the keyboard keys of the human-machine interface KB has indicated to the microcontroller CPU that a particular learning sequence is engaged.
  • this sequence is engaged when the mobile product is in an end position.
  • the zone order number ZA is initialized to zero.
  • This process comprises the E100 phase described above. Then we go to a first step E51, in which the order number ZA is incremented.
  • the address ADR is determined using steps similar to the steps E41 and E42 described in FIG. 7.
  • the order number ZA is recorded in the position corresponding to the displacement value NT.
  • the markers on the W1-W3 pole wheels are preferably magnetic, unique and small. Having unique and small size preference markers makes it possible to reduce the magnetic interactions of a marker with a detection probe adjacent to the probe assigned to the marker. It is therefore possible to make a compact sensor. However, it is necessary to provide the case where, while remaining small enough not to cause interactions, the size of a marker is such that the marker activates the probe assigned to it during several consecutive clock transitions.
  • FIG. 9 illustrates by way of example a rule that can be used for this purpose when the width of the signal corresponding to a given marker is equal to about one and a half times the displacement between two consecutive transitions of the clock signal.
  • the rule used here is to test the state of the sensing probe on each clock transition. When a single transition meets an active state of the probe, it is of course this transition which is taken into account as an event, for example the transition "2" in FIG. 9A.
  • This transition is kept as representative of the event as long as it meets the active state of the probe, even if a new transition occurs when the probe is active, as shown in FIGS. 9B and 9C, for which the event is always identified by the transition "2" while the transition "3" also meets the active state of the probe.
  • FIG. 9D only the transition "3” remains, which thus becomes representative of the event, and which remains representative of the event even when the transition "4" also meets the active state of the probe, as represented Figures 9F and 9G.
  • FIG. 10 shows, in flowchart form, what has just been described. This flow chart details a first embodiment of the counting step E3 of the operating method. This embodiment is suitable when several consecutive transitions encounter an active signal.
  • a first step E31 the transitions (or fronts) of the clock signal SH are used to read the state of the sensors.
  • a choice criterion CH is applied to determine the event that will be taken into account to determine the displacement from the first event of the zone.
  • the values of the variables N2 and N3 are then determined without ambiguity.
  • the selection criterion used is susceptible of many variants. It is for example possible to take, as in the example of Figure 9, the first single value encountered, and to keep it even if other values appear. This is explained in FIG. 11A, which represents a first variant E321 of the preceding choice step E32.
  • FIG. 11B Another selection criterion is represented in FIG. 11B, in the form of a second variant E322 of the preceding choice step E32.
  • the value chosen is an integer representative of the average of the values: whole part of the average or integer value immediately above average.
  • Figure 12 details a second embodiment of the counting step E3 of the operating method. This embodiment is suitable when one of the pole wheels is not synchronized with the others, and in particular with the clock wheel. This is the case when taking a reduction ratio configuration shown in Table 1.
  • Fronts can be spotted with respect to clock transitions, by interpolation, assuming a constant moving speed during the time between two clock transitions, and equal to the speed measured during the two previous clock transitions.
  • Microcontroller time counting means are used for time measurement.
  • a first step E310 of this second embodiment it is therefore the fronts that are considered.
  • the clock period fraction is measured by interpolation to the next clock transition, then the number of clock transitions, then, optionally and again by interpolation, the clock period fraction to the front. next to determine the value of the displacement N2 or the displacement N3, as shown in a second step E320.
  • a third step E330 is that of recording the values determined for later use during the fourth step of the method.
  • the second embodiment of the counting step therefore shows that, in the invention, an "event" is relative to a measurement probe associated with a polar wheel, and that, depending on the case, the event is either the coincidence of a clock transition (or change of state of the clock probe) with an active state of the measuring probe, or simply a change of state of the measuring probe.
  • both the first, the second and the third events are only defined by change of state.
  • the clock wheel and the first pole wheel are driven by a number of teeth (14) intermediate the second pole wheel (13) and the third pole wheel (15).
  • Another embodiment consists in taking for the clock wheel and the first pole wheel the smallest number of teeth.
  • the clock wheel has 13 markers and, just as the first pole wheel is driven by 13 teeth, the second pole wheel has a marker and is driven by 14 teeth and the third pole wheel has a marker and is driven by 15 teeth.
  • each turn of the clock wheel or first pole wheel, each of the other two pole wheels takes a delay of one or two teeth.
  • the state of the other two detection probes is taken into account at the moment of coincidence between the clock transition and the first probe. If we assume an initial position where the three markers are aligned, then the pair of values (N2, N3) relative to the two probes S2 and S3 is written this time: (0, 0). In the next turn, the second pole wheel took a late tooth, the third pole wheel took two teeth late: the next pair will be: (1, 2), then (2, 4) and so on.
  • Table 3 thus gives the first 17 pairs starting from this initial position.
  • Table 3 The boxes marked XX, YY or ZZ are those for which no coincidence was noted during the considered turn of the clock wheel. It suffices to assign to these missing values the value immediately higher in the following: for example 13 for XX, 14 for YY, 13 for ZZ.
  • FIG. 13 is a first variant embodiment of the mechanical members and sensors for detecting a rotation sensor according to the invention.
  • the clock wheel WH is directly driven by the shaft 2.
  • This clock wheel is toothed (teeth not shown) and rotates the second pole wheel W2 and the third pole wheel W3, also toothed.
  • Magnetic markers are arranged on the teeth.
  • the detection probes are arranged on a PCB printed circuit that is based on a plane perpendicular to the plane of the wheels.
  • the first polar wheel W1 is shown in dashed line and is, in the figure, hidden by the clock wheel. Similarly, the detection probe S1 is masked by the clock probe SH.
  • Figure 14 is a second variant in which the clock wheel is associated with the first pole wheel in that it is driven by the latter.
  • the drive is either carried out directly if the pole wheel is toothed, or by means of toothed wheels respectively connected to the first pole wheel and the clock wheel.
  • the number of teeth relative to the clock wheel can be reduced compared to that relative to the first pole wheel.
  • the number of markers MKH on the clock wheel WH is such that a revolution of the first polar wheel causes the passage of an integer number of clock markers in front of the clock probe SH, or at least an integer number of transitions of the signal delivered by this probe.
  • the clock wheel may have only 6 teeth and 6 markers, or 6 teeth and three markers giving rise to 6 transitions of the detection probe SH. There is therefore a clock transition per tooth and 14 transitions per first polar wheel revolution.
  • the same clock wheel with a first pole wheel with 13 teeth will give 13 transitions.
  • This variant therefore allows easy realization using magnetic markers.
  • FIG. 15 is a variant of the second step of the operating method according to the invention.
  • This second modified step E21 replaces the second step E2 of the method represented in FIG. 6. It consists in using only the appearance of a change of state of the detection probe S1 associated with the first polar wheel W1 to initialize the counting of the clock pulses. For example, the first clock transition after this change of state is referenced "0", as the first event, the next "1", the next "2” etc. Thus, it is not necessary to precisely index the clock wheel with respect to the first pole wheel, and it is quite possible that all clock transitions take place during time slots where the first probe detection S1 is not activated.
  • the sensor structure and the operating method according to the invention therefore make it possible to obtain good registration accuracy while offering a very high tolerance in the geometrical dispersion and in the dispersion of the detection thresholds of the constituents of the sensor. Thus it is particularly economical to manufacture.
  • the invention has been described in the case of markers and magnetic detection means. It will likewise apply in all cases where precise sectorization and / or precise positioning are impossible to achieve economically and / or in cases where the detection means have a dispersion of the detection threshold characteristics.
  • the rotation sensor could also include a fourth driven wheel, driven at a different speed from the driven wheels 4a, 4b, 4c and associated with a fourth pole wheel.
  • the sensor according to the invention has several advantages which are economically important.
  • the dimensions of the markers used on the first, second and third pole wheels are indifferent.
  • the markers may especially be punctual or extend over almost all the circumferences of the wheels.
  • the detection thresholds of the detection probes need not all be the same.
  • the combination of the dimensions of the markers of a wheel and the detection threshold of the probe associated with this wheel cause, during the complete rotation of the wheel, two changes of state of the detection probe: a change from an active state to a non-active state and a change from a non-active state to an active state.
  • the detection probes need to be positioned precisely with respect to the pole wheels, nor the markers need to be positioned precisely on the wheels. .

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Abstract

Le capteur de rotation (1) comprend des moyens pour entraîner en rotation à partir d'un arbre (2) au moins un premier (W1), un deuxième (W2) et un troisième (W3) éléments tournants à des vitesses différentes, un quatrième élément (WH) tournant associé au premier élément tournant (W1). Les éléments tournants étant respectivement associés à au moins une première (S1), une deuxième (S2), une troisième (S3) et une quatrième (SH) sondes de détection magnétiques. Chaque élément tournant comprend un marqueur magnétique (MK1, MK2, MK3), ou plusieurs marqueurs magnétiques régulièrement répartis (MKH), tels que le passage d'un marqueur devant une sonde de détection active ladite sonde de détection, une rotation complète de chacun des éléments tournants entraînant au moins deux changements d'état de la sonde de détection associée à cet élément tournant.

Description

Capteur de position absolue et procédé de fonctionnement d'un tel capteur.
L'invention se rapporte à un capteur de rotation pour actionneur électromécanique de manœuvre d'un élément mobile d'un bâtiment. L'invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d'un capteur de rotation absolue par zones. L'invention concerne encore un actionneur comprenant un tel capteur et des moyens pour mettre en œuvre un tel procédé.
Les actionneurs auxquels s'applique le capteur de rotation selon l'invention permettent par leur action, de déplacer dans un bâtiment un élément mobile entre deux positions extrêmes dites de fin de course, par exemple une porte ou un portail, une protection solaire, un volet roulant, un écran de projection multimédia. La position en temps réel de l'élément mobile est généralement déterminée par l'intermédiaire du comptage du nombre de tours de l'axe de sortie de l'actionneur.
Différents dispositifs de comptage sont connus. Ils sont notamment de type mécanique ou électronique (détection optique ou magnétique).
Les solutions de comptage électronique présentent de gros avantages en ce qui concerne le réglage à distance.
Dans les cas les plus simples, une valeur de référence, par exemple une position de fin de course choisie comme telle, peut être inscrite dans une mémoire comme une valeur initiale 0. A partir de cette position, les déplacements angulaires dans un sens ou dans l'autre sont pris en compte pour déterminer la position courante. La position courante est inscrite dans une mémoire non volatile. Ainsi, lors d'un arrêt de l'alimentation, la position courante est conservée. En revanche, en cas de manoeuvre manuelle de l'élément mobile, sans alimentation du dispositif, l'information sur la position réelle est quasi- systématiquement perdue. En effet, après une manœuvre manuelle hors alimentation, il est très probable que la position courante ne corresponde plus à la position mémorisée.
Il a donc été cherché des solutions permettant une mesure absolue de position.
Le brevet US 4,785,242 décrit un dispositif de comptage de position angulaire de rotor utilisant un capteur couplé à un aimant permanent, placé au-dessus d'une roue et capable de détecter une variation dans l'entrefer existant avec la surface de la roue. L'utilisation d'une roue dentée, conjointement avec une roue à dimension radiale croissante, permet de déterminer la position angulaire absolue et de manière précise. Une troisième roue à surface lisse sert pour donner une valeur de référence pour la mesure de l'entrefer et peut être utilisée pour compenser d'éventuelles erreurs dans Ia position angulaire déterminée (compensation d'éventuelles variations d'entrefer par déplacement de l'axe et compensation de variation de température ayant pour résultat une variation de l'intensité du champ magnétique des aimants).
En revanche, ce dispositif de comptage ne permet de connaître la position absolue que si l'actionneur est prévu pour tourner sur un nombre de tour inférieur à 1.
Des solutions de compteurs dits absolus ou recalables sont connus par exemple des documents US 4,567,416 (ou FR 2 525 832), US 4,358,753,
EP 1 161 795 B1 ou US 4,041 ,483. Ces solutions sont en fait peu employées car elles utilisent généralement des composants complexes (roues à secteurs polaires ou à secteurs ouverts particuliers et capteurs sensibles correspondants) coûteux.
En particulier, le brevet US 4,041 ,483 utilise deux roues en engrènement mutuel et comportant un nombre différent de dents, par exemple 32 et 33 dents. Chaque roue comporte une piste extérieure comprenant une alternance régulière de 8 secteurs réfléchissants et 8 secteurs non- réfléchissants et une piste intérieure comprenant un seul secteur réfléchissant. Deux capteurs optiques sont disposés au-dessus de la piste extérieure, de manière à obtenir des signaux en quadrature, et un capteur est disposé au-dessus de la piste intérieure. Le principe utilisé nécessite qu'une transition du signal issu du capteur ait lieu précisément entre les fronts des deux autres signaux en quadrature. Cette contrainte est réalisable avec des dispositifs optiques, mais presque impossible à tenir avec des dispositifs magnétiques, dans des conditions économiques. Avec un disque magnétique sectorisé, un premier effet non négligeable est la dispersion angulaire d'un secteur à l'autre. Même avec un disque idéalement sectorisé, il est difficile d'obtenir deux signaux réellement en quadrature avec deux sondes de détection, par exemple des capteurs à effet Hall, parfaitement positionnées. En effet, chaque sonde est caractérisée par un seuil de détection pour le passage à l'état actif, et un seuil de détection pour le passage à l'état de repos. Il suffit d'un écart entre ces seuils respectifs d'une sonde à l'autre pour que cela se traduise par un décalage temporel des signaux. A plus forte raison, l'usage d'une deuxième piste et d'une troisième sonde rend impossible un calage correct et sans réglages de position des sondes, dans le cas où une solution magnétique serait utilisée. Sans ces réglages, le glissement des signaux entraînerait des cas d'erreur ou indétermination. Enfin, il est difficile d'éviter l'interaction magnétique entre pistes. Il n'est par conséquent pas possible d'utiliser des secteurs magnétiques dans une telle structure de capteur. Le brevet US 6,956,199 B2 (ou EP 1 161 795 B1) décrit notamment un système électromagnétique permettant de produire un signal digital comprenant des combinaisons binaires à partir des signaux obtenus grâce à la rotation, sur un même pignon, de deux roues (31 Bit Wheel et 32 Bit Wheel) dont le nombre de dents diffère (respectivement 31 et 32). Ces roues de données sont combinées à une roue horloge, tournant à la même vitesse que la roue notée 32 Bit Wheel et donnant des impulsions synchronisées. Chacune des roues de données est munie d'une découpe particulière par secteurs inégaux, permettant la lecture d'une configuration sans équivoque (« Data Stream ») répétée lors de chaque tour de roue de données. Cette solution de secteurs optiques inégaux s'apparente à la solution électromécanique décrite dans le brevet US 4,567,416.
La solution est notamment décrite en référence à une lecture optique, et, comme dans le cas précédent, s'appliquerait difficilement à une solution magnétique compte tenu de la difficulté technologique qu'il y aurait à définir les secteurs polaires inégaux avec précision et compte tenu des interactions magnétiques et dispersions qui perturberaient la mesure. On imagine mal de plus une roue d'horloge magnétique de faible diamètre comprenant des secteurs magnétiques permettant de produire 32 impulsions par tour de roue.
La lecture optique est réalisée par des fourches optiques travaillant en émission et réception de lumière de part et d'autre de la fourche à travers chaque roue. Cette solution nécessite un écartement important des roues.
Dans ce brevet, une troisième roue de données est envisagée pour augmenter le nombre de positions possibles. En revanche, aucun détail n'est donné sur les moyens de mise en œuvre de cette troisième roue de données. Les algorithmes ou moyens logiciels d'identification de chaque position sont relativement complexes. Les contenus de tous les brevets américains cités précédemment sont inclus par référence dans la présente demande.
On connaît de la demande EP 1 437 575 un capteur de position absolue d'un arbre. Le capteur comprend des roues équipées de pôles magnétiques et en liaison magnétique entre elles de manière à ce que les rapports de nombre de pôles magnétiques définissent les rapports de vitesses de rotation des roues. Chaque roue comprend en outre un aimant annulaire ayant des lignes d'aimantation parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe du cylindre. Des sondes sont disposées à proximité de cet aimant pour mesurer des caractéristiques du champ magnétique qu'il crée et déduire, en conséquence, la position de la roue. Ainsi, à tout moment, il est possible de déterminer la position de chacune des roues et d'en déduire la position de l'arbre. Un tel capteur est particulièrement difficile à réaliser et coûteux notamment du fait de l'utilisation d'aimants cylindriques.
Le but de l'invention est de fournir un capteur de rotation absolue par zones et un procédé de fonctionnement d'un tel capteur obviant aux inconvénients cités et améliorant les capteurs de position absolue et procédés de fonctionnement de tels capteurs connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un capteur de type tolérant ayant une structure simple et compacte, et permettant de distinguer un grand nombre de zones de positions d'un élément et permettant donc un recalage absolu des positions en cas de manoeuvre manuelle pendant une période de non alimentation électrique. Par capteur de type tolérant, on entend ici un capteur apte à supporter une dispersion importante dans les positionnements géométriques et dans les propriétés de détection des constituants.
Le capteur de rotation selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 1.
Différents modes de réalisation du capteur selon l'invention sont définis par les revendications dépendantes 2 à 10.
Le procédé de fonctionnement selon l'invention est défini par la revendication 11.
Différents modes d'exécution du procédé de fonctionnement sont définis par les revendications dépendantes 12 à 17.
L'actionneur selon l'invention comprend un moteur électrique, un capteur de rotation défini précédemment et des moyens électroniques matériels et logiciels pour la mise en œuvre du procédé défini précédemment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, un mode de réalisation d'un capteur de rotation selon l'invention et un mode d'exécution d'un procédé de fonctionnement d'un tel capteur.
La figure 1 est un schéma d'une installation comprenant un actionneur muni d'un capteur de rotation selon l'invention.
La figure 2 est un schéma représentant les organes mécaniques et sondes de détection d'un capteur de rotation selon l'invention. Les figures 3 à 5 sont des graphiques représentant les états des sondes de détection associées à différents éléments mobiles du capteur de rotation, le capteur étant animé d'un mouvement uniforme.
La figure 6 est un ordinogramme d'un mode d'exécution du procédé de fonctionnement du capteur de rotation selon l'invention.
La figure 7 est un ordinogramme détaillant une variante de réalisation de l'étape de conversion du procédé de fonctionnement.
La figure 8 est un ordinogramme d'un mode d'exécution d'un procédé d'apprentissage des zones absolues.
Les figures 9A à 9G décrivent l'état choisi d'une sonde de détection lors de son déplacement ou pour différents décalages.
La figure 10 est un ordinogramme détaillant une première variante de l'étape de comptage du procédé de fonctionnement.
Les figures 11A et 11 B décrivent une première et une deuxième variante de l'étape de choix apparaissant dans l'étape de comptage de la figure 10.
La figure 12 est un ordinogramme détaillant une deuxième variante de l'étape de comptage du procédé de fonctionnement.
La figure 13 est une première variante de réalisation des organes mécaniques et sondes de détection d'un capteur de rotation selon l'invention. La figure 14 est une seconde variante de réalisation des organes mécaniques et sondes de détection d'un capteur de rotation selon l'invention.
La figure 15 est une variante de la seconde étape du procédé de fonctionnement selon l'invention.
L'installation INST, représentée à la figure 1 , comprend un actionneur ACT muni d'un moteur MOT dont l'arbre de sortie entraîne un réducteur GER. L'arbre de sortie SHF du réducteur GER constitue l'arbre de sortie de l'actionneur. Il est lié cinématiquement à un élément mobile COV par l'intermédiaire d'un dispositif de conversion de mouvement. Par la commande de l'alimentation électrique du moteur, on commande ainsi les déplacements de l'élément mobile. L'élément mobile est par exemple un store enroulable ou un volet roulant dont l'extrémité inférieure est attachée à une barre de charge REF. Le dispositif de conversion de mouvement comprend alors le tube d'enroulement du store ou du volet roulant. Alternativement, l'élément mobile est rigide, comme une porte de garage ou un portail coulissant, et l'élément de conversion de mouvement est par exemple une chaîne ou une crémaillère.
Le moteur MOT est activé dans un premier sens ou dans un deuxième sens par un microcontrôleur CPU qui commande l'alimentation du moteur MOT. Selon le sens d'activation, l'élément mobile se déplace dans une première direction DIR1 ou une seconde direction DIR2. On assimile par la suite le sens de rotation du moteur et Ia direction de déplacement.
Le microcontrôleur CPU reçoit des ordres de commande à l'aide d'une liaison CMD avec un récepteur d'ordres RX. Les ordres sont transmis à l'aide d'une interface de commande distante RCU, par exemple nomade, munie d'une interface homme-machine KB comportant au moins une touche de commande. De préférence, l'interface de commande distante RCU communique par ondes radioélectriques avec le récepteur d'ordres, comme représenté par la flèche MSG.
Un capteur de rotation ROT est préférentiellement disposé à la sortie du réducteur GER. Alternativement, le capteur de rotation peut être disposé à la sortie du moteur MOT, comme représenté par un trait pointillé. Ce capteur sera détaillé à la figure 2.
Le mouvement de translation de l'élément mobile est limité par une première butée de fin de course haute LS1 et/ou par une deuxième butée de fin de course basse LS2. Alternativement, les limites sont fixées par enregistrement dans le microcontrôleur CPU de valeurs de comptage correspondant à ces positions extrêmes.
Le capteur de rotation ROT est représenté schématiquement à la figure 2, sous la référence globale 1. Il comprend un arbre 2 solidaire d'un élément de la chaîne cinématique assurant Ie transfert de la puissance mécanique d'un moteur à un élément mobile à manœuvrer. Dans le cas d'un élément mobile enroulable tel qu'un volet roulant ou un store comme dans le cas d'un élément mobile déplaçable tel qu'une porte de garage ou un portail, l'arbre 2 est de préférence solidaire de l'arbre de sortie SHF du réducteur entraîné par le moteur.
Trois roues dentées menantes 3a, 3b et 3c sont solidaires de l'arbre 2. Ces trois roues engrènent respectivement avec trois roues dentées menées 4a, 4b et 4c. Les trois roues sont de préférence montées sur un même deuxième arbre, deux au moins étant montées folles. Elles peuvent aussi être montées sur trois arbres indépendants comme représenté sur Ia figure 2. Chacune des roues menées est solidaire d'une roue polaire W1 , W2, W3, portant un marqueur MK1, MK2, MK3. Dans le mode de réalisation préféré, les marqueurs sont des zones d'aimantation, c'est-à-dire sont des secteurs angulaires aimantés. Trois sondes de détection, par exemple des sondes à effet Hall ou à magnétorésistance, sont disposées de manière fixe à proximité des roues polaires pour détecter les passages des marqueurs résultant de la rotation des roues. Les sondes de détection S1, S2 et S3 sont respectivement disposées à la périphérie des roues W1 , W2 et W3, sur un circuit imprimé PCB qui peut être commun au circuit comprenant le microcontrôleur CPU. Les sorties des sondes S1-S3 sont respectivement raccordées à des entrées IN1-IN3 du microcontrôleur CPU. Dans la mesure où les sondes détectent les transitions entre les zones d'aimantation et les zones voisines de non- aimantation des roues, les zones d'aimantation peuvent être très simples. Elles peuvent être constituées par de simples éléments aimantés et de forme quelconque rapportés sur les roues. Chaque marqueur n'est en regard d'une sonde de détection que dans certaines positions de l'élément tournant comprenant le marqueur, la sonde de détection étant active dans ces positions. La sonde est non-active dans toutes les autres positions angulaires dans laquelle aucun marqueur n'est en regard de celle-ci. Les sondes de détection magnétique occupent deux états : un état actif ou un état non-actif.
Si une détection optique est préférée, le marqueur peut être une zone réfléchissante disposée sur une roue lisse absorbante, ou inversement.
De même, dans la mesure où les sondes détectent les transitions entre les zones réfléchissantes et les zones voisines absorbantes lors de la rotation des roues, les zones réfléchissantes, comme les zones absorbantes, peuvent être très simples. Elles peuvent être constituées par de simples éléments de forme quelconque rapportés sur les roues.
Chaque marqueur n'est en regard d'une sonde de détection que dans certaines positions de l'élément tournant comprenant le marqueur, la sonde de détection étant active dans ces positions. La sonde est non- active dans toutes les autres positions angulaires dans laquelle aucun marqueur n'est en regard de celle-ci. Les sondes de détection optique occupent deux états : un état actif ou un état non-actif.
En variante préférée car très compacte et économique, les marqueurs sont disposés sur les roues menées : par exemple, une des dents de la roue menée est aimantée alors que les autres ne le sont pas.
La roue menée 4a est en outre solidaire d'une roue d'horloge WH portant plusieurs secteurs régulièrement répartis. Cette roue est associée à une quatrième sonde de détection SH, par exemple une sonde à effet Hall, disposée de manière fixe à proximité de la roue horloge WH pour détecter les passages des secteurs résultant de la rotation des roues.
De préférence, un même phénomène physique est exploité pour constituer les secteurs de la roue horloge et les secteurs des roues lisses. De préférence, il s'agit d'une aimantation, obtenue par exemple à partir de pièces en plasto-ferrite.
De préférence, la première roue menée 4a et la première roue menante 3a présentent le même nombre de dents et tournent par conséquent à la même vitesse alors que les deuxième et troisième roues menées ne présentent pas le même nombre de dents que les roues menantes avec lesquelles elles engrènent, le rapport de réduction entre la deuxième roue menante et la deuxième roue menée étant en outre différent du rapport de réduction entre la troisième roue menante et la troisième roue menée. Les différentes roues menées étant entraînées à des vitesses différentes, grâce à des rapports de réduction différents, elles se décalent les unes par rapport aux autres en fonction de ces rapports de réduction.
Par exemple, dans le cas d'un volet roulant s'enroulant sur un tube, si l'on veut être en mesure de déterminer avec une erreur maximale de 6° la position de ce tube, il faut pouvoir détecter au moins (360/6=) 60 positions par tour. En supposant que le nombre de tour du tube pour déplacer le volet roulant d'une position de fin de course basse à une position de fin de course haute vaut au maximum 40, il faut par conséquent être capable de coder et détecter (40x60=) 2400 positions.
On choisit par exemple les rapports de réduction suivants (tableau 1 ) :
Tableau 1
Après une rotation d'un tour de l'arbre 2, la première roue menée 4a a effectué un tour, la deuxième roue menée 4b a effectué N3b/N4b tour (environ 0.9333 tour) et la troisième roue menée 4c a effectué N3c/N4c tour (environ 0.9286 tour).
Après une rotation de N4b tours (15 tours) de l'arbre 2, la première roue menée 4a a effectué N4b tours, la deuxième roue menée 4b a effectué (N4bχN3b/N4b=) N3b tours (14 tours) et la troisième roue menée 4c a effectué N4b χN3c/N4c tours (environ 13.93 tours).
Après N4b tours de l'arbre 2, les deux roues 4a et 4b sont revenues dans leur configuration initiale. (N4b et N3b ne présentant pas de diviseur commun)
Après N4C tours de l'arbre 2, les deux roues 4a et 4c sont revenues dans leur configuration initiale. (N4c et N3c ne présentant pas de diviseur commun)
Cependant, il faut attendre N4b χN4c tours (210 tours) de l'arbre 2 pour que les trois roues 4a, 4b et 4c soient revenues dans leur configuration initiale.
De manière préférée, on conserve un même nombre de dents pour les 3 roues menantes, et on choisit pour les roues menées trois nombres voisins et ne présentant pas de diviseurs communs. C'est le choix représenté sur le Tableau 2 :
Nombre de dents Roue menante Roue menée Rapport de réduction ra = N3a/ N4a
1er engrenage N3a = = 14 N4a = 14 ra = l rb = N3b/ N4b
2e engrenage N3b = = 14 .N4b = 13 rb ≈ 1.0769 rc = N3c/ N40
3e engrenage N3c = = 14 N40 = 15 rc ≈ 0.9333
Tableau 2 II faut attendre cette fois N4b χN4c = 13 x 15 = 195 tours de l'arbre 2 pour retrouver une même configuration initiale des trois roues polaires. Ce résultat est légèrement inférieur au cas précédent, mais il présente un grand avantage en terme d'exploitation des signaux issus des sondes de détection.
Le capteur présente également une roue horloge WH comprenant n marqueurs régulièrement répartis soit 2χn transitions détectables par la sonde de détection SH entre un secteur non marqué et un secteur marqué. Préférentiellement, la roue horloge contient une succession alternée de pôles orientés dans un sens et de pôles orientés en sens opposé. Le signal de sortie de la sonde de détection SH est appliqué à une entrée INO du microcontrôleur CPU. Par la suite, on considère ce signal d'horloge comme actif quand il change d'état.
Le nombre de positions repérables de l'arbre 2 est donc 2χnχN4b χN4c.
Dans l'exemple du tableau 2 ci-dessus, le nombre de positions détectables, pour une roue à 7 dipôles de magnétisation est donc : 2x7x15x13 = 2730.
Ainsi, un tel capteur permet donc de déterminer la position en rotation du tube d'enroulement d'un volet roulant défini précédemment avec une précision meilleure que 6°, en choisissant un rapport de réduction adéquat entre l'arbre 2 et Ie tube d'enroulement.
La roue d'horloge WH et la première roue polaire W1 constituent un même ensemble mobile qui est représenté indexé de manière à ce qu'une des transitions d'horloge se produise sensiblement au milieu du marqueur MK1 de la première roue polaire, c'est-à-dire sensiblement au milieu de l'intervalle temporel pendant lequel la sonde de détection S1 est active. Cependant, cette indexation n'est nullement une obligation, comme il sera vu par la suite.
La figure 3 décrit maintenant l'état des sondes de détection S1-S3 lors d'une rotation régulière de l'arbre 2. Le temps se déroule de la gauche vers la droite. Chaque transition d'horloge est repérée par une flèche et par un comptage modulo 14 de 0 à 13. La flèche est allongée quand il y a coïncidence entre une transition d'horloge et l'activation d'une des sondes de détection.
Par convention, la coïncidence entre une transition d'horloge et la détection du marqueur MK1 de la première roue polaire WH1 correspond à l'origine du comptage modulo 14.
Pour simplifier, on suppose les trois marqueurs des trois roues alignés au moment de cette première coïncidence, mais on aurait pu partir d'une position quelconque.
A partir de chaque coïncidence entre le marqueur MK1 et une transition d'horloge, on attend l'apparition d'une activation de la deuxième sonde de détection S2 par le marqueur MK2 ou de la troisième sonde de détection S3 par le marqueur MK3. On ne tient pas compte de l'activation éventuelle de ces sondes au moment de la coïncidence entre le marqueur MK1 et une transition d'horloge.
Les deux événements attendus se produisent respectivement à la treizième et à la quinzième transition d'horloge, puisqu'il se trouve ici que le nombre de transitions est égal au nombre de dents. II a donc fallu, dans le sens du mouvement, attendre 15 transitions pour connaître la configuration du couple de valeurs N2 et N3 représentatif de la zone traversée : (N2, N3) = (13, 15).
Les coïncidences ayant permis de repérer ce couple de valeurs sont repérées par des rectangles grisés.
Ce couple est unique. En effet, à partir de la nouvelle coïncidence avec Ie marqueur MK1 (NH = 0), il y aura avance progressive des coïncidences relatives au marqueur de la deuxième roue polaire (avance de une dent par tour) et retard progressif des coïncidences relatives au marqueur de la troisième roue polaire (retard de une dent par tour).
On mesure de même les nombres de transitions relatifs aux nouvelles coïncidences détectées par les sondes S2 et S3, cette fois repérées par des hachures fines : la première a lieu avec la troisième sonde S3, dès la transition suivante (N3 =1), la seconde a lieu avec la deuxième sonde S2 lors de la douzième transition (N2 = 12).
Cette deuxième zone traversée est déterminée dès la douzième transition et correspond donc au couple de valeurs (N2, N3) = (12, 1 ).
La figure 4 est la poursuite temporelle de la figure 3. On constate que les couples (N2, N3) s'écrivent successivement : (13,15) (12, 1) (11 , 2) (10, 3) (9, 4) que suivraient (8, 5) (7, 6) (6, 7) (5, 8) (4, 9) (3, 10) (2, 11 ) (1 , 12) (13, 13) (12, 14) (11 , 15) (10, 1) etc.
La figure 5 décrit l'état du compteur un peu avant la configuration initiale de la figure 3, dans laquelle les trois marqueurs sont alignés. Ce serait aussi la configuration finale après avoir réalisé le nombre maximum de tours permettant une discrimination par le capteur. La figure 5 débute en fait un peu plus de deux tours avant cette situation initiale ou finale, par l'identification d'une zone repérée par le couple (2, 13) (hachures verticales) et enfin une dernière zone repérée par le couple (1 , 14) (pointillés).
Cette figure permet de préciser la règle d'identification utilisée préférentiellement dans le procédé de fonctionnement : on ne prend pas en compte pour toute nouvelle zone considérée une coïncidence avec les marqueurs MK2 ou MK3 se produisant en même temps que la coïncidence avec le marqueur MK1 , qui sert d'origine à la zone. Par contre, une telle coïncidence peut et doit être prise en compte si elle « appartient » à un groupement débuté antérieurement pour l'identification de la zone précédente.
Ainsi, la configuration « pointillée » de la figure 5 démarre comme toute configuration par la coïncidence d'une transition d'horloge et d'un état actif de la sonde SI 1 provoqué par le passage du marqueur MK1. Ensuite, à la transition d'horloge suivante (1) un état actif de la sonde S2 est repéré, donc N2 = 1. Puis, à la quatorzième transition d'horloge, un état actif de la sonde S3 est repéré, donc N3 = 14.
En ce même instant, l'état actif de la sonde de détection S2 ou l'état actif de la sonde de détection S3 ne sont pas pris en compte pour la configuration « grisée » qui démarre avec la coïncidence d'une transition d'horloge et de l'état actif de la sonde de détection S1.
On remarquera donc que :
- certaines coïncidences ne sont jamais exploitées,
- certaines coïncidences sont exploitées deux fois, dans deux zones adjacentes (cas de S3 avec « 1 » sur la figure 3). La figure 6 représente l'ordinogramme de fonctionnement logiciel du capteur de rotation, en relation avec ce qui vient d'être décrit.
Dans une première étape E1 , le sens de mouvement est détecté. Selon ce sens, une même zone sera repérée par deux couples différents de valeurs. La détection du sens de mouvement résulte simplement de l'ordre de commande reçu.
Dans une variante de réalisation plus complexe, mais plus précise, il existe deux roues horloges, décalées d'un quart de période et deux sondes de détection d'horloge. Le sens de mouvement est alors déduit de l'avance ou du retard d'un des signaux d'horloge par rapport à l'autre.
On peut aussi prévoir une seule roue d'horloge et deux sondes disposées de manière à générer des signaux en quadrature. Dans les deux cas, on se trouve alors confronté aux difficultés mentionnées dans l'étude de l'art antérieur.
Dans une deuxième étape E2, le comptage des impulsions d'horloge démarre à la valeur 0 lors de la première coïncidence d'une transition d'horloge et d'un état actif sur la sonde S1 provoqué par le passage du marqueur MK1 de la première roue polaire W1 , ce qui constitue un premier événement, qui se répétera lors de chaque tour de roue d'horloge.
Ce comptage est réalisé modulo 14. La valeur de comptage est contenue dans un compteur NH du microcontrôleur CPU. En fait, le compteur NH comprend ici au moins deux registres. L'un permettra de repérer l'état de la roue polaire W2 entraînée par un nombre de dents inférieur à la roue horloge, l'autre permettra de repérer l'état de la roue polaire W3 entraînée par un nombre de dents supérieur à la roue horloge. Dans ce dernier cas, le comptage peut dépasser la valeur 14. Une variante E21 de la deuxième étape E2 consiste à initialiser le comptage sur la simple activation de la première sonde de détection S1 , par exemple sur un font montant du signal issu de cette sonde. Dans ce cas, il n'existe aucune contrainte de positionnement relatif entre la roue horloge et la première roue polaire, et il suffit qu'à un tour de première roue polaire soit associé un nombre strictement entier de transitions de signal d'horloge (c'est à dire sans glissement temporel d'un tour à l'autre). Cette variante est représentée en figure 15.
Dans une troisième étape E3, dite étape de comptage, on attend l'apparition d'un deuxième événement constitué par l'état actif de la deuxième sonde de détection S2 puis d'un troisième événement constitué par l'état actif de la troisième sonde de détection S3 (ou selon une chronologie inverse) et on enregistre l'état du comptage de transitions d'horloge NH entre le premier et chacun de ces deux événements, dans une première variable N2 et dans une seconde variable N3.
La première variable N2 et la seconde variable N3 peuvent être qualifiées de « déplacements » dans la mesure où ils correspondent à des déplacements en rotation de l'arbre 2 entre les premier et deuxième événements et entre les premier et troisième événement.
Les étapes E1 à E3 sont regroupées en une phase E100.
On utilise par exemple les règles décrites précédemment en relation avec les figures 3 à 5. Dans une quatrième étape E4, dite étape de conversion, on déduit du couple des valeurs prises par les variables N2 et N3 un repère de zone absolue ZA : par exemple un numéro d'ordre de la zone.
Quelle que soit la quantité de transitions d'horloge nécessaire à définir le couple (N2, N3) permettant l'identification de la zone, chaque zone occupe préférentiellement un même espace constitué des 14 transitions numérotées 0-13. Une position fine est repérée par la valeur de NH à l'intérieur d'une zone considérée.
Le numéro d'ordre de la zone peut être déduit du couple de valeurs (N2, N3) à l'aide d'un algorithme. Dans le mode de réalisation préféré décrit plus haut, les séquences sont en effet simples à déduire de la configuration initiale.
Cependant, il peut être préféré de procéder à une lecture dans une table. En effet, une telle lecture permet de s'affranchir d'éventuels décalages entre les marqueurs et la position des dents, ou de désalignements entre sondes de détection et roues polaires. La lecture dans une table peut aussi être beaucoup plus rapide qu'un calcul.
La figure 7 est un ordinogramme détaillant une variante de réalisation de l'étape de conversion du procédé de fonctionnement. Cette variante vient donc en remplacement des étapes E4 et E5 du procédé de fonctionnement.
Dans une sous-étape E41 , les deux valeurs des variables N2 et N3 sont concaténées en une valeur de déplacement NT. Préférentiellement, les valeurs sont codées sur 4 bits si elles ne dépassent pas 16 valeurs possibles, ce qui est le cas du mode préféré dans lequel N2 varie entre 1 et 13 tandis que N3 varie entre 1 et 15.
Par exemple, si N2 vaut 2 (= 2 Hexadécimal) et N3 vaut 11 (= B Hexadécimal), alors la valeur de déplacement NT vaut 2B en hexadécimal.
Dans une sous-étape E42, une valeur d'adresse ADR est calculée en ajourant la valeur de déplacement NT à une adresse de base ADR1 ou à une adresse de base ADR2, selon que le sens du mouvement est le premier ou le deuxième sens. Il existe pour ce faire une première table
TAB1 et une deuxième table TAB2, logées dans la zone mémoire du microcontrôleur CPU. Dans l'exemple préféré, chaque table occupe au plus 256 positions. Chaque position mémoire a été préalablement remplie avec le numéro d'ordre de la zone correspondant à la valeur de déplacement NT.
Dans une sous-étape E43, le contenu de la mémoire d'adresse ADR est lu, c'est-à-dire le numéro d'ordre ZA repérant la zone en cours.
La figure 8 décrit un procédé d'apprentissage des zones absolues.
Dans une première étape E90, on suppose qu'une manipulation particulière des touches du clavier de l'interface homme-machine KB a permis d'indiquer au microcontrôleur CPU qu'une séquence particulière d'apprentissage est engagée. Préférentiellement, cette séquence est engagée lorsque le produit mobile se trouve dans une position de fin de course. Le numéro d'ordre de zone ZA est initialisé à zéro.
Ce procédé comprend la phase E100 décrite précédemment. Puis on passe à une première étape E51 , dans laquelle le numéro d'ordre ZA est incrémenté.
Dans une étape suivante E52, on détermine l'adresse ADR en utilisant des étapes similaires aux étapes E41 et E42 décrites à la figure 7.
Dans une troisième étape, on enregistre dans la première table TAB1 ou dans la deuxième table TAB2, selon le sens du mouvement, le numéro d'ordre ZA dans la position correspondant à la valeur de déplacement NT.
Comme il a été dit, les marqueurs disposés sur les roues polaires W1-W3 sont de préférence magnétiques, uniques et de petite dimension. Le fait d'avoir des marqueurs de préférence uniques et de faible dimension permet de réduire les interactions magnétiques d'un marqueur avec une sonde de détection voisine de la sonde affectée au marqueur. Il est donc possible de réaliser un capteur compact. Cependant, il faut prévoir le cas où, tout en restant assez faible pour ne pas provoquer d'interactions, la dimension d'un marqueur est telle que le marqueur active la sonde qui lui est affectée pendant plusieurs transitions d'horloge consécutives.
Dans ce cas, il faut définir quelle est la transition, ou l'instant, qui sert à qualifier l'événement pris en compte pour la mesure de déplacement avec le premier événement de la zone considérée.
La figure 9 explicite par un exemple une règle pouvant être utilisée à cet effet lorsque la largeur du signal correspondant à un marqueur donné est égale environ à une fois et demie le déplacement entre deux transitions consécutives du signal d'horloge. La règle utilisée ici consiste à tester l'état de la sonde de détection sur chaque transition d'horloge. Lorsqu'une seule transition rencontre un état actif de la sonde, c'est bien entendu cette transition qui est prise en compte comme événement, par exemple la transition « 2 » sur la figure 9A.
Cette transition est conservée comme représentative de l'événement tant qu'elle rencontre l'état actif de la sonde, même si une nouvelle transition apparaît quand la sonde est active, situation représentée aux figures 9B et 9C, pour lesquelles l'événement est toujours repéré par la transition « 2 » alors que la transition « 3 » rencontre également l'état actif du de la sonde. A la figure 9D, il ne subsiste que la transition « 3 » qui devient donc représentative de l'événement, et qui reste représentative de l'événement même quand la transition « 4 » rencontre également l'état actif de la sonde, comme représenté aux figures 9F et 9G.
La figure 10 représente, sous forme d'ordinogramme, ce qui vient d'être décrit. Cet ordinogramme détaille un premier mode de réalisation de l'étape de comptage E3 du procédé de fonctionnement. Ce mode de réalisation convient lorsque plusieurs transitions consécutives rencontrent un signal actif.
Dans une première étape E31 , il est fait usage des transitions (ou fronts) du signal d'horloge SH pour lire l'état des capteurs.
Dans une deuxième étape E32, dite étape de choix, on applique un critère de choix CH pour déterminer l'événement qui sera pris en compte pour déterminer le déplacement depuis le premier événement de la zone. Les valeurs des variables N2 et N3 sont alors déterminées sans ambiguïté. A la troisième étape E33 on enregistre au moins dans un registre provisoire les valeurs de N2 et N3 afin qu'elles soient exploitées à l'étape suivante E4 du procédé de fonctionnement.
Le critère de choix utilisé est susceptible de nombreuses variantes. Il est par exemple possible de prendre, comme dans l'exemple de la figure 9, la première valeur unique rencontrée, et de la conserver même si d'autres valeurs apparaissent. C'est ce qu'explicite la figure 11A qui représente une première variante E321 de l'étape de choix E32 précédente.
Un autre critère de choix est représenté à la figure 11 B, sous forme d'une seconde variante E322 de l'étape de choix E32 précédente. La valeur choisie est un entier représentatif de la moyenne des valeurs : partie entière de la moyenne ou valeur entière immédiatement supérieure à la moyenne.
Il est aussi possible d'introduire un comptage fractionnaire, par exemple par demi-pas, ce qui double le nombre de configurations.
La figure 12 détaille un deuxième mode de réalisation de l'étape de comptage E3 du procédé de fonctionnement. Ce mode de réalisation convient lorsque une des roues polaires n'est pas synchronisée avec les autres, et en particulier avec la roue d'horloge. C'est ce qui se produit lorsqu'on prend une configuration de rapports de réduction indiquée dans le Tableau 1.
Dans ce cas, il peut s'avérer judicieux de considérer les fronts des signaux issus des sondes pour repérer avec précision les événements, notamment si on cherche ensuite à déduire le numéro d'ordre de la zone d'un algorithme plutôt que de la lecture dans une table. Les fronts peuvent être repérés par rapport aux transitions d'horloge, par interpolation, en supposant une vitesse de déplacement constante pendant la durée séparant deux transitions d'horloge, et égale à la vitesse mesurée lors des deux transitions d'horloge précédentes. Des moyens de comptage du temps du microcontrôleur sont utilisés pour la mesure des temps.
Dans une première étape E310 de ce deuxième mode de réalisation, ce sont donc les fronts qui sont considérés. On peut choisir un type particulier de front (spécifiquement montant ou spécifiquement descendant). On mesure par interpolation la fraction de période d'horloge jusqu'à la transition d'horloge suivante, puis le nombre de transitions d'horloge, puis, éventuellement et de nouveau par interpolation, la fraction de période d'horloge jusqu'au front suivant pour déterminer la valeur du déplacement N2 ou du déplacement N3, comme représenté dans une deuxième étape E320. Enfin, une troisième étape E330 est celle de l'enregistrement des valeurs déterminées pour usage ultérieur lors de la quatrième étape du procédé. Dans ce mode de réalisation, il est également possible de faire usage d'un critère de choix, par exemple pour déterminer des valeurs finales entières des déplacements N2 et N3 à partir de déplacements fractionnaires.
Le deuxième mode de réalisation de l'étape de comptage montre donc que, dans l'invention, un « événement » est relatif à une sonde de mesure associée à une roue polaire, et que, selon les cas, l'événement est soit la coïncidence d'une transition d'horloge (ou changement d'état de la sonde d'horloge) avec un état actif de la sonde de mesure, soit simplement un changement d'état de la sonde de mesure.
On peut avoir par exemple un mode de réalisation dans lequel à la fois le premier, le deuxième et le troisième événement seraient uniquement définis par changement d'état. Dans le mode de réalisation décrit, la roue horloge et la première roue polaire sont entraînées par un nombre de dents (14) intermédiaire entre la deuxième roue polaire (13) et la troisième roue polaire (15). Un autre mode de réalisation consiste à prendre pour la roue horloge et la première roue polaire le plus petit nombre de dents.
Par exemple, la roue horloge comporte 13 marqueurs et, de même que la première roue polaire est entraînée par 13 dents, la deuxième roue polaire comporte un marqueur et est entraînée par 14 dents et la troisième roue polaire comporte un marqueur et est entraînée par 15 dents.
Dans ce mode de réalisation, à chaque tour de roue horloge ou première roue polaire, chacune des deux autres roues polaires prend un retard d'une ou deux dents. Dans cet exemple, on prend en considération l'état des deux autres sondes de détection au moment de la coïncidence entre transition d'horloge et première sonde. Si on suppose une position initiale où les trois marqueurs sont alignés, alors le couple de valeurs (N2, N3) relatives aux deux sondes S2 et S3 s'écrit cette fois : (0, 0). Au tour suivant, la deuxième roue polaire a pris une dent de retard, la troisième roue polaire a pris deux dents de retard : le couple suivant sera : (1 , 2), puis (2, 4) etc.
Le Tableau 3 donne ainsi les 17 premiers couples en partant de cette position initiale.
Tableau 3 Les cases marquées XX, YY ou ZZ sont celles pour lesquelles aucune coïncidence n'a été notée pendant le tour considéré de la roue horloge. Il suffit d'affecter à ces valeurs manquantes la valeur immédiatement supérieure dans la suite : par exemple 13 pour XX, 14 pour YY, 13 pour ZZ.
Le nombre de zones discernables devient égal à 14 * 15 = 210. A précision égale par rapport au cas du Tableau 2, (2730 points) ce mode de réalisation présente l'avantage d'un plus grand nombre de zones, donc un recalage plus rapide du capteur.
Il est clair que dans cet exemple, si la roue horloge est réalisée à l'aide de dipôles magnétiques, 13 dipôles sont nécessaires et on exploite alors un seul type de transition.
II est à noter que, dans le mode de réalisation précédemment décrit à l'aide des figures 3 à 5, on peut également prendre en considération l'état des deux autres sondes de détection au moment de la coïncidence entre transition d'horloge et première sonde. Le premier couple de valeurs de la figure 3 devient alors (0, 0) (ce qui est équivalent à (13, 15)). On peut de même affecter une valeur suivante à une valeur manquante. Le comptage en est facilité.
La figure 13 est une première variante de réalisation des organes mécaniques et sondes de détection d'un capteur de rotation selon l'invention. La roue horloge WH est directement entraînée par l'arbre 2.
Cette roue horloge est dentée (dents non représentées) et entraîne en rotation la deuxième roue polaire W2 et la troisième roue polaire W3, également dentées. Les marqueurs magnétiques, non représentés, sont disposés sur les dents. Les sondes de détection sont disposées sur un circuit imprimé PCB qui s'appuie sur un plan perpendiculaire au plan des roues.
La première roue polaire W1 est représentée en trait pointillé et se trouve, sur la figure, masquée par la roue horloge. De même la sonde de détection S1 est masquée par la sonde horloge SH.
La figure 14 est une deuxième variante dans laquelle la roue horloge est associée à la première roue polaire en ce qu'elle est entraînée par cette dernière. L'entraînement est soit réalisé directement si la roue polaire est dentée, soit à l'aide de roues dentées liées respectivement à la première roue polaire et à la roue horloge. Le nombre de dents relatif à la roue horloge peut être réduit par rapport à celui relatif à la première roue polaire. Le nombre de marqueurs MKH sur la roue horloge WH est tel qu'un tour de première roue polaire provoque le passage d'un nombre entier de marqueurs d'horloge devant la sonde d'horloge SH, ou au moins un nombre entier de transitions du signal délivré par cette sonde. Par exemple, si la première roue polaire a 14 dents, la roue horloge peut ne comporter que 6 dents et 6 marqueurs, ou 6 dents et trois marqueurs donnant naissance à 6 transitions de la sonde de détection SH. Il y a donc une transition d'horloge par dent et 14 transitions par tour de première roue polaire. La même roue horloge avec une première roue polaire comportant 13 dents donnera 13 transitions. Cette variante permet donc une réalisation aisée à l'aide de marqueurs magnétiques.
La figure 15 est une variante de la deuxième étape du procédé de fonctionnement selon l'invention. Cette deuxième étape modifiée E21 se substitue à la deuxième étape E2 du procédé représenté à la figure 6. Elle consiste à utiliser uniquement l'apparition d'un changement d'état de la sonde de détection S1 associée à la première roue polaire W1 pour initialiser le comptage des impulsions d'horloge. Par exemple, la première transition d'horloge après ce changement d'état est référencée « 0 », en tant que premier événement, la suivante « 1 », la suivante « 2 » etc. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'indexer précisément la roue d'horloge par rapport à la première roue polaire, et il est tout à fait possible que toutes les transitions d'horloge aient lieu pendant des intervalles de temps où la première sonde de détection S1 n'est pas activée.
La structure de capteur et le procédé de fonctionnement selon l'invention permettent donc d'obtenir une bonne précision de repérage tout en offrant une très grande tolérance dans la dispersion géométrique et dans la dispersion des seuils de détection des constituants du capteur. Ainsi se trouve-t-il particulièrement économique à fabriquer.
L'invention a été décrite dans le cas de marqueurs et de moyens de détection magnétique. Elle s'appliquera de même dans tous les cas où une sectorisation précise et/ou un positionnement précis sont impossibles à réaliser de manière économique et/ou dans les cas où les moyens de détection présentent une dispersion des caractéristiques de seuil de détection.
Pour plus de précision, le capteur de rotation pourrait également comprendre une quatrième roue menée, entraînée à une vitesse différente de celles des roues menées 4a, 4b, 4c et associée à une quatrième roue polaire.
II est également possible, pour diminuer l'amplitude du mouvement nécessaire à la détermination de la position absolue, d'ajouter d'autres marqueurs sur les roues polaires, pourvu qu'ils soient répartis angulairement de manière sensiblement régulière. Le capteur selon l'invention présente plusieurs avantages qui sont économiquement importants. D'une part, les dimensions des marqueurs utilisés sur les première, deuxième et troisième roues polaires sont indifférentes. Les marqueurs peuvent notamment être ponctuels ou s'étendre sur la quasi totalité des circonférences des roues. D'autre part, les seuils de détection des sondes de détection ne doivent pas nécessairement être tous les mêmes. En effet, il suffit que la combinaison des dimensions des marqueurs d'une roue et du seuil de détection de la sonde associée à cette roue entraînent, lors de la rotation complète de la roue, deux changements d'état de la sonde de détection : un changement d'un état actif à un état non-actif et un changement d'un état non-actif à un état actif. Enfin, du fait du procédé de fonctionnement du capteur, ni les sondes de détection n'ont besoin d'être positionnées de manière précise par rapport aux roues polaires, ni les marqueurs n'ont besoin d'être positionnés de manière précise sur les roues.

Claims

Revendications :
1. Capteur de rotation (1) pour actionneur électromécanique (ACT) de manœuvre d'un élément mobile (COV) d'un bâtiment, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour entraîner en rotation à partir d'un arbre (2) : au moins un premier (W1), un deuxième (W2) et un troisième (W3) éléments tournant à des vitesses différentes, un quatrième élément (WH) tournant associé au premier élément tournant (W1), ces éléments tournants étant respectivement associés à au moins une première (S1), une deuxième (S2), une troisième (S3) et une quatrième (SH) sondes de détection magnétiques, chaque élément tournant comprenant un marqueur magnétique (MK1 , MK2, MK3), ou plusieurs marqueurs magnétiques régulièrement répartis (MKH), tels que le passage d'un marqueur devant une sonde de détection active ladite sonde de détection, une rotation complète de chacun des éléments tournants entraînant au moins deux changements d'état de la sonde de détection associée à cet élément tournant.
2. Capteur de rotation (1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque marqueur n'est en regard d'une sonde de détection que dans certaines positions de l'élément tournant comprenant le marqueur, la sonde de détection étant active dans ces positions.
3. Capteur de rotation (1 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les marqueurs sont ponctuels.
4. Capteur de rotation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un tour complet du premier élément tournant
(W1), à partir d'une position initiale, correspond à un même nombre entier d'activations de la quatrième sonde de détection (SH) par les marqueurs (MKH) répartis sur cet élément quelle que soit la position initiale.
5. Capteur de rotation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions des marqueurs des premier, deuxième et troisième éléments tournants sont différentes.
6. Capteur de rotation (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position d'un marqueur sur un élément tournant est indifférente.
7. Capteur de rotation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seuils de détection des différentes sondes de détection sont différents.
8. Capteur de rotation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour entraîner comprennent des roues menantes (3a, 3b, 3c) engrenant avec des roues menées (4a, 4b, 4c) solidaires en rotation de chaque élément tournant.
9. Capteur de rotation (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une roue menée solidaire d'un élément tournant est également une roue menante pour une roue menée solidaire d'un autre élément tournant.
10. Capteur de rotation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le quatrième élément tournant tourne à une vitesse supérieure à celle du premier élément tournant.
11. Procédé de fonctionnement d'un capteur de rotation absolue par zones (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : une étape (E2) de détection d'un premier événement, - une étape (E3) de détection d'un deuxième événement et de mesure d'un premier déplacement (N2) entre le premier événement et le deuxième événement et de détection d'un troisième événement et de mesure d'un deuxième déplacement (N3) entre le premier événement et le troisième événement, et une étape (E4) de détermination d'un repère de zone absolue (ZA) à partir des premier et deuxième déplacements.
12. Procédé de fonctionnement selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le premier événement est la coïncidence d'un changement d'état de la quatrième sonde de détection (SH) et d'un état actif sur la première sonde de détection (S1), en ce que le deuxième événement est la coïncidence d'un changement d'état de la quatrième sonde de détection (SH) et d'un état actif sur la deuxième sonde de détection (S2) et en ce que le troisième événement est la coïncidence d'un changement d'état de la quatrième sonde de détection (SH) et d'un état actif sur la troisième sonde de détection (S3).
13. Procédé de fonctionnement selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le premier événement est un changement d'état de la première sonde de détection (S1).
14. Procédé de fonctionnement selon la revendication 11 , caractérisé en ce qu'au moins l'un des deuxième et troisième événements est un changement d'état de la deuxième ou troisième sonde de détection.
15. Procédé de fonctionnement selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'on mesure l'intervalle de temps compris entre le changement d'état de la première sonde de détection et le changement d'état de la deuxième ou troisième sonde de détection.
16. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que le repère de zone absolue est lu dans une table (TAB1, TAB2) à une adresse dépendant des premier (N2) et deuxième (N3) déplacements mesurés.
17. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contenu de la table est enregistré lors d'une phase d'apprentissage.
18. Actionneur (ACT) comprenant un moteur électrique (MOT), un capteur de rotation (ROT) selon l'une des revendications 1 à 10 et des moyens électroniques matériels (CPU) et logiciels pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 11 à 17.
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