ES2558059T3 - Captador de posición absoluto y multi-periódico - Google Patents

Abstract

Captador magnético de posición (A), que incluye al menos una unidad imantada (1), una primera sonda magnetosensible (2) y una segunda sonda magnetosensible (3); estando fijadas las primera y segunda sondas magnetosensibles (2, 3) relativamente entre sí; siendo la unidad imantada (1) móvil con relación a estas primera y segunda sondas magnetosensibles (2, 3) sobre una carrera de desplazamiento y presentando en cada instante una posición absoluta; produciendo dicha unidad imantada (1) en la proximidad de dicha primera sonda magnetosensible (2) un campo magnético, que presenta una componente normal por un lado y al menos una componente tangencial o transversal por otro lado, que varía de manera sinusoidal y periódica en N periodos repartidos sobre la carrera de desplazamiento, siendo N un número superior a 1; estando dicha primera sonda magnetosensible (2) adaptada para medir al menos dos de las tres componentes del campo magnético de manera que determine un primer dato con relación a la posición de la unidad imantada (1); caracterizado por que la segunda sonda magnetosensible (3) está adaptada para medir de manera absoluta, incremental y reversible un número de rotaciones completas del campo magnético de manera que determine un segundo dato relativo a la posición de la unidad imantada (1), tanto si esta segunda sonda magnetosensible (3) está alimentada como si no; incluyendo el captador un módulo de cálculo de la posición absoluta de la unidad imantada (1) a partir de los primeros y segundos datos.

Description

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DESCRIPCION

Captador de posicion absoluto y multi-periodico Campo tecnico de la invencion

La presente invencion se refiere al campo de los captadores de posicion magneticos que incluyen al menos un iman permanente.

Mas precisamente la presente invencion se refiere al campo de los captadores de posicion lineales o rotativos magneticos para unos angulos superiores a una decena de grados y que pueden llegar hasta varias vueltas. Una utilizacion particularmente interesante reside en los captadores de posicion destinados a la medida de la posicion angular de una columna de direccion para automovil, sin que esta aplicacion sea exclusiva.

La invencion se refiere igualmente al campo de los dispositivos magneticos de deteccion de un par entre un primer arbol y un segundo arbol unidos por una barra de torsion, principalmente destinado a una columna de direccion de automovil.

Estado de la tecnica anterior

En el caso de esta aplicacion, la posicion angular de la columna de la direccion y del volante es una informacion necesaria para unas funciones tales como el control electronico de la estabilidad del vehfculo (en ingles ESP: Electronic Stability Program) y la direccion asistida electrica (en ingles EPS: Electric Power Steering). La informacion del angulo de direccion, y por tanto de las ruedas, puede utilizarse igualmente para unas funciones complementarias tales como los faros direccionales, el control de la trayectoria, el aparcamiento automatico, etc.

Un captador monogiro no puede, por sf mismo, detectar la posicion de la columna de la mayona de los automoviles cuyo volante debe poder girar mas de una vuelta. Una solucion puede ser asociar un captador de 360° a una “vuelta tope” para saber en que vuelta se encuentra el volante. Esto se describe por ejemplo en la solicitud WO07014599 o EPll67927. Estos sistemas parten de la hipotesis de una posicion inicial durante la puesta en tension. Todas las posiciones que siguen son relativas a esta posicion de partida. El problema planteado por este tipo de sistema es por tanto que esta posicion inicial se redefine cada vez que se establece el contacto del automovil. Si este sistema no tiene memoria de la ultima posicion del angulo del volante o si el angulo se cambia cuando el contacto esta cortado, el angulo indicado tras la conexion del contacto sera erroneo.

La informacion sobre la intensidad del campo magnetico emitida por el primer captador se genera por la informacion de tension en la unidad de medida.

Se registra el valor maximo de esta informacion para marcar una posicion segura del angulo de rotacion.

La informacion sobre la intensidad del campo magnetico emitida por el segundo captador se genera por una informacion de tension amplificada en la unidad de medida.

Cuando la informacion de tension del primer captador pasa el punto de tension maxima (Ux) y cuando la informacion de tension amplificada del segundo captador sobrepasa (Ux), la unidad de medida de tension invierte la cifra del primer captador en 180 grados alrededor del eje de tension (ux) para producir una senal de tension de orden ascendente por revolucion completa en la primera direccion.

Las especificaciones para una aplicacion de columna son muy severas. En efecto, esta aplicacion necesita un captador absoluto que pueda ir hasta +/-720° (+/-2 vueltas) incluso +/-1440° (+/-4 vueltas) para una precision inferior a +/-1° y una resolucion inferior a 0,1°.

Para hacer esto, existen diferentes soluciones multi-vuelta absolutas para la medida del angulo y que implementan unas tecnologfas diversas: potenciometricas, opticas, inductivas o incluso magneticas.

Las soluciones opticas tales como las descritas por ejemplo en las patentes EP1 219 527 o US 6.848.187 son complejas, costosas y pueden convertirse en incompatibles con un montaje en el compartimento motor debido a su incompatibilidad con las condiciones de temperatura y del entorno.

Las soluciones inductivas, tales como las descritas por ejemplo en la patente US 6.384.598, son muy costosas en terminos de desarrollo y de puesta a punto sobre una columna de direccion.

Las soluciones potenciometricas tienen grandes ventajas principalmente su coste y su simplicidad. Se conoce por ejemplo, en el estado de la tecnica, la patente US 5.200.747 que presenta un captador multi-vuelta absoluto, compuesto por dos captadores de 360° potenciometricos.

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Se puede sin embargo hacer notar un inconveniente principal de esta solucion vinculado a un rozamiento entre el contacto y las pistas del potenciometro, lo que reduce la duracion de la vida del captador. Ademas, las pistas pueden deteriorate con el contacto con polvo, aceite u otros lfquidos. La tendencia es por ello a la sustitucion de los potenciometros por unos sistemas sin contacto.

Se conocen tambien en el estado de la tecnica unas soluciones magneticas sin contactos que calculan la posicion absoluta de un organo rotativo a partir del desfase continuo de dos captadores rotativos, tales como los descritos por ejemplo en las patentes y solicitudes US 2005/000288286 JP 2006/119082, US 6.941.241, US 5.930.905 y US 6.466.889. El principio de estos captadores es identico: estan compuestos de una rueda dentada ligada a la columna que arrastra 2 pinones de numero de dientes ligeramente diferente, solidarios cada uno con un iman.

La rotacion de cada iman se detecta mediante una sonda magnetosensible y posteriormente las senales desfasadas son procesadas mediante un algoritmo. La precision del angulo absoluto medido depende por tanto de la diferencia de dos senales procedentes de dos captadores diferentes e igualmente del algoritmo de calculo. La resta de las dos senales para tener una unica medida es un importante inconveniente. Esto disminuye la precision por dos con relacion a la precision de uno de los dos captadores tomados en solitario. El menor error de uno de los dos captadores, el menor desfase mecanico, el menor juego en uno de los pinones provoca un error de medicion del angulo. Ademas, esto necesita de un algoritmo muy elaborado para calcular el angulo absoluto del organo rotativo. El empleo de reductores mecanicos no es una solucion completamente sin contacto y anade por tanto friccion en el sistema (los pinones de los engranajes son unas piezas de desgaste y limitan por tanto la vida util). Ademas, la adicion de los dos pinones asf como la complejidad del montaje del captador completo vuelven el conjunto costoso y no le permite tener un volumen limitado.

Este mismo principio de medicion del desfase continuo para deducir la posicion del organo rotativo se encuentra en las patentes o solicitudes de patente siguientes: US 2003/0145663, EP 1 353 151, US 6.515.571, US 7.215.112. Estos documentos presentan 2 imanes multipolares o 1 iman con 2 pistas multipolares que poseen un numero de pares de polos ligeramente diferente para crear un desfase continuo en funcion del angulo del organo rotativo a detectar. Se encuentra igualmente este principio en la solicitud de patente WO2008101702 con un unico iman y una unica pista pero con unos polos de anchura angular diferentes. Estos principios de iman multipolar tienen los mismos inconvenientes que el principio evocado anteriormente que retoma el principio de dos ruedas dentadas de numero de dientes ligeramente diferente.

Se conoce tambien, en el estado de la tecnica, la solicitud WO 2005/076860 que describe un captador de par y posicion multi-vuelta absoluto, en el que la medida de la posicion del organo rotativo sigue el principio de la patente US 5.200.747, es decir que la medida de la posicion se realiza por el desplazamiento de dos captadores: un captador de 360° directamente vinculado al organo rotativo y un segundo captador incremental arrastrado por una rueda denominada de Ginebra. A diferencia de la patente US 5.200.747, los captadores utilizados no son potenciometricos sino de tipo magnetico sin contacto. Cada uno de los dos captadores presenta un iman en anillo y dos elementos magnetosensibles separados 90°, que miden la componente radial del campo generado por el iman y que conducen a dos senales sinusoidales en cuadratura que son decodificadas para determinar la posicion sobre 360 grados.

Esta solicitud WO 2005/076860 resuelve el problema de medida con contacto de la patente US 5.200.747, pero encuentra sin embargo el inconveniente principal del empleo de reductores mecanicos que complica y plantea unos problemas de friccion, de montaje y de vida util. Otro inconveniente de esta solucion es la presencia de dos sondas, lo que puede inducir a un error de medicion debido a la mala colocacion de una sonda con relacion a la otra. Igualmente, la presencia de dos circuitos integrados desfasados espacialmente 90° incrementa el coste final del captador porque la superficie de circuito impreso puede ser grande y se incrementa el numero de conexiones.

Se conoce por otro lado, en el estado de la tecnica, la solicitud de patente WO 2007/057563 del presente solicitante que describe un captador de posicion rotativo sobre 360° y que utiliza una sonda magnetosensible con el fin de determinar la posicion angular de un iman anular o disco imantado de modo sustancialmente diametral. En esta patente, la sonda sensible a la direccion del campo magnetico generado por el iman se coloca en el exterior del iman permanente con el fin de obtener un captador rotativo de arbol pasante destinado por ejemplo a medir el angulo de rotacion de una columna de direccion. Ademas, se describe en esta solicitud la utilizacion de un captador asociado a una reduccion del movimiento con el fin de llevar la rotacion en varias vueltas a una rotacion inferior o igual a una vuelta en el captador. El inconveniente principal de esta solucion es el hecho de utilizar una reduccion de relacion n, lo que disminuye la resolucion y por tanto la precision, lo que puede revelarse insuficiente para una aplicacion tal como la columna de direccion en la que la precision y la resolucion solicitadas son muy elevadas. Ademas, esta solucion utiliza, en este caso tambien, un sistema de reduccion mecanico que tiene los mismos inconvenientes que los desarrollados anteriormente en el presente documento.

Se conoce por otro lado, en el estado de la tecnica, la solicitud de patente WO 2009/047401, presentada por el presente solicitante, que describe un captador de posicion de 360° sin contacto para realizar una deteccion multi- vuelta absoluta. El primer captador sin contacto se utiliza para medir el angulo de rotacion del organo rotativo de 0 a 360° y el segundo captador se utiliza para determinar el numero de rotaciones completas del organo rotativo. Un

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sistema mecanico de reduccion continua de relacion n se integra entre los dos captadores. Esta solucion permite de ese modo incrementar la fiabilidad de las medidas mientras se adapta ventajosamente a diferentes configuraciones geometricas (captador de 2 vueltas, 3 vueltas, etc. con la misma precision y resolucion cualquiera que sea el numero de vueltas), principalmente en el caso de un dispositivo de eje pasante. Sin embargo, la precision del captador se determina por la precision del captador que mide el angulo absoluto de rotacion del organo rotativo, precision limitada a +/-2 grados, lo que es insuficiente para las aplicaciones destinadas a las columnas de direccion de automovil. Pero sobre todo esta solucion utiliza tambien un sistema de reductores mecanicos con los inconvenientes citados anteriormente.

Se conoce igualmente, en el estado de la tecnica, la patente DE102007039051 que describe una tecnologfa cuenta- vueltas, basada en la utilizacion de un hilo de Wiegandt. Cada vez que una transicion magnetica pasa delante del hilo, la orientacion repentina de los campos magneticos del hilo induce una tension en la bobina que lo rodea, tension que se utiliza por una unidad de contaje para incrementar un numero de vueltas y almacenarlas en una memoria no volatil. Este metodo es tributario sin embargo de un conjunto de hilo de Wiegand (deteccion del paso de los imanes) + bobina (deteccion de la modificacion magnetica en el hilo) + unidad de contaje (que envfa la informacion de una vuelta detectada) + memoria no volatil (almacena el numero de vueltas efectuadas) y necesita por tanto muchos elementos para funcionar. Ademas, en la configuracion descrita, el captador no se puede realizar mas que en el extremo de un eje sin posibilidad dada en cuanto a la realizacion en un eje pasante. Finalmente, para contar el numero de vueltas y saber si este numero aumenta o disminuye, el captador debe estar alimentado con corriente para que las sondas auxiliares determinen el sentido de rotacion.

Se conocen tambien en el estado de la tecnica unos captadores magneticos de par asociados a unas soluciones cuenta-vueltas como por ejemplo la descrita en la patente US 2006/0236784. Presenta simplemente la colocacion uno tras otro del captador de par magnetico y de un captador de posicion multi-vuelta magnetico. Lo que da lugar a un volumen grande, a la obligacion de utilizar varios circuitos impresos o un circuito impreso flexible porque los elementos de Hall se encuentran en unos planos diferentes y a una interaccion magnetica entre los captadores de par y de posicion.

Ademas, podemos encontrar en el estado de la tecnica una patente del presente solicitante WO 2009/047401 que describe un captador de par y de posicion en el que el iman del captador de posicion esta igualmente astutamente integrado en la parte estatorica. Sin embargo, el recuento de vueltas se realiza con la ayuda de sistemas de reduccion mecanica que tienen los inconvenientes ya citados en la primera parte de esta patente. Ademas, la precision obtenida con este captador es de +/-0,5% en 360 grados (es decir una precision angular de +/-2 grados) lo que no es suficientemente bueno para las aplicaciones de columna de direccion.

La patente EP1167927 describe un dispositivo de determinacion de la posicion angular absoluta (0a) de un organo giratorio con relacion a una estructura fija por medio de un captador de posicion angular relativa (Or), que comprende:

- un anillo magnetico multipolar circular movil en rotacion, destinado a ser solidario con el organo giratorio. El anillo multipolar esta adaptado para efectuar, conjuntamente con el organo giratorio, una pluralidad de io vueltas alrededor de su eje de rotacion (R) a partir de una posicion angular denominada de referencia. Este anillo comprende una pista principal y una pista de referencia denominada “vuelta tope”, siendo las pistas principal y de “vuelta tope” concentricas sobre el anillo magnetico.

- un captador magnetico fijo, destinado a ser solidario con la estructura fija, dispuesto en relacion y a distancia de entrehierro del anillo multipolar, y que comprende al menos tres elementos sensibles de los que al menos dos estan situados con relacion a la pista principal de manera que proporcionen dos senales electricas (A, B) periodicas en cuadratura y al menos uno este situado en relacion con la pista de referencia de manera que proporcione una senal electrica (C) de referencia denominada “vuelta tope”, bajo la forma de un pulso electrico por vuelta del codificador multipolar. Este impulso corresponde a una posicion angular denominada “vuelta tope”, del organo giratorio con relacion a la estructura fija, siendo denominado el desfase angular entre dicha posicion angular de referencia y dicha posicion angular de “vuelta tope”, “offset” (0offset);

- unos medios de contaje de los impulsos procedentes de las senales (A, B) adaptados para permitir la determinacion de la posicion angular relativa (Or) del anillo multipolar y las variaciones de esta posicion angular relativa (Or);

- unos medios de deteccion de una posicion angular (00o) del anillo multipolar proximo a dicha posicion angular de referencia;

- unos medios de reajuste de la posicion angular absoluta (Oa) del anillo, accionados por unos medios de deteccion, adaptados para asignar, durante la deteccion del impulso de la senal <“vuelta tope” (C), el valor del desplazamiento (0offset) al valor de la posicion angular absoluta (Oa) del anillo multipolar con relacion a su posicion angular de referencia; y unos medios de determinacion de la posicion angular absoluta (Oa) del anillo en el conjunto de las vueltas efectuadas por el organo giratorio, a partir del valor de desplazamiento (0offset) y de las variaciones de la posicion angular relativa (Or).

Se conoce igualmente la patente WO9911999 que describe un aparato para medir un movimiento de rotacion en el que el dispositivo de muestreo de la rotacion de la pieza a ser medida comprende una parte que genera un campo

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magnetico, y una parte colocada en el campo magnetico mencionado, que presenta al menos el primer y el segundo captador de calibracion de la intensidad del campo de manera que las partes esten en rotacion una con relacion a la otra cuando la pieza a ser medida esta en rotacion.

La patente alemana DE102007039051 describe un captador de posicion absoluta de alta resolucion, que comprende: un arbol, al menos un iman de excitacion movil fijado a dicho arbol; un elemento de efecto Wiegand que comprende un elemento ferromagnetico, un contador de rotacion, teniendo dicha unidad del contador de rotacion una memoria no volatil de datos. Un primer captador comprende una bobina de induccion enrollada alrededor de dicha bobina ferromagnetica, dicha bobina de induccion proporciona una primera salida, dicha primera salida proporciona una corriente de salida, un segundo captador, dicho segundo captador proporciona una segunda salida;

un tercer captador para una resolucion fina de una revolucion, dicho tercer captador proporciona una tercera salida. Un dispositivo logico de control para procesar dicha primera senal de salida que procede de dicho primer captador y dicha segunda senal de salida que procede de dicho segundo captador; un circuito de almacenamiento de energfa; un controlador de potencia en comunicacion electrica con dicha primera salida de dicho primer captador, dicho segundo captador, dicho contador y dicho circuito de almacenamiento de energfa; dicho controlador de potencia de funcionamiento sin energfa electrica exterior, recibiendo dicho circuito de almacenamiento de energfa la energfa desde dicho primer captador;

un [mu]-controlador para el analisis de la informacion de resolucion fina partir de dicha tercera salida de dicho tercer detector, dicho [mu]-controlador en comunicacion electrica con dicho dispositivo logico de control, y dicho controlador de potencia, al menos uno de dichos: elementos de Wiegand, dicho primer captador, dicho segundo captador, dicho tercer captador, dicho dispositivo logico de control, dicho circuito de almacenamiento de energfa, dicho controlador de potencia, contador, dicho contador que tiene una unidad de memoria no volatil de datos, dicho tercer captador para una resolucion fina de la revolucion, dicho circuito de energfa de almacenamiento, y dicho [mu]- controlador, estan integrados en un circuito integrado en un sustrato de oblea/semiconductor, y, dicho contador determina el numero de vueltas y la posicion de dicho arbol.

Se conoce tambien la patente americana US2008150519 que divulga un captador de angulo de viraje que genera dos senales de medida del angulo absoluto en un intervalo angular de 360 grados que comprende un primer rotor de amortiguacion que se dispone sobre un extremo de un arbol de entrada de la columna de direccion dividida por un elemento de torsion. Disponiendose un segundo rotor de amortiguacion sobre un extremo de un arbol de salida de la columna de direccion, se fija al menos un soporte a una caja de la columna de direccion y a traves de la que la columna de direccion pasa a un angulo recto, estando provisto el al menos un soporte de bobinas planas en un intervalo del angulo completo y al menos un elemento pasivo de accionamiento, sin estructuras repetidas periodicamente, estando soportados sobre cada uno de dichos primer y segundo rotores de amortiguacion, estando los elementos de accionamiento en dos entornos diferentes de dicho intervalo del angulo de actuacion sobre las bobinas planas de al menos un soporte.

La patente EP1203932 describe un captador acoplado a un circuito de evaluacion para procesar unas senales simultaneas proporcionadas por los captadores, para indicar la posicion de rotacion de un elemento de rotacion con relacion a una posicion de referencia. Un sistema de alimentacion de energfa proporciona unos impulsos de energfa para el dispositivo de deteccion a una frecuencia de repeticion suficiente para la deteccion del sentido rotacion del elemento de rotacion del intervalo del angulo de deteccion entre unos impulsos sucesivos de energfa.

La patente alemana DE102006032266 describe un dispositivo que comprende un conjunto captador que comprende al menos un elemento captador; un montaje de captador suplementario que comprende al menos un elemento captador adicional; un conmutador, en el elemento de acoplamiento del conjunto captador adicional al conjunto captador sensible en un conmutador de senales para realizar un montaje de captador global que comprende una demanda reducida de potencia.

Exposicion de la invencion

La presente invencion propone responder a los problemas planteados por la tecnica anterior realizando un captador de posicion sin contacto que presenta una fiabilidad y precision incrementadas.

Para hacer esto, la invencion propone un captador magnetico de posicion, que incluye al menos una unidad imantada, una primera sonda magnetosensible y una segunda sonda magnetosensible; estando fijadas las primera y segunda sondas magnetosensibles relativamente entre sf; siendo movil la unidad imantada con relacion a estas primera y segunda sondas magnetosensibles sobre una carrera de desplazamiento y que presentan en cada instante una posicion absoluta; produciendo dicha unidad imantada en la proximidad de dicha primera sonda magnetosensible un campo magnetico que presenta una componente normal por un lado, y al menos una componente tangencial o transversal por otro lado, variando de manera sinusoidal y periodica en N periodos repartidos sobre la carrera de desplazamiento. Siendo N un numero superior a 1; siendo dicha primera sonda magnetosensible adaptada para medir al menos dos de las tres componentes del campo magnetico de manera que determine un primer dato con relacion a la posicion de la unidad imantada. La segunda sonda magnetosensible esta

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adaptada para medir de manera absoluta, incremental y reversible un numero de rotaciones completas del campo magnetico de manera que determine un segundo dato relativo a la posicion de la unidad imantada, tanto si esta segunda sonda magnetosensible esta alimentada o no incluyendo el captador un modulo de calculo de la posicion absoluta de la unidad imantada a partir de los primeros y segundos datos.

En un caso general de realizacion del captador de posicion, una primera sonda magnetosensible mide dos de los tres componentes (o mide el angulo directamente) del campo magnetico generado por la unidad imantada (1) y decodifica la posicion de la unidad imantada a partir de estos dos componentes cuyas amplitudes son en general diferentes, necesitando normalizar los dos componentes utilizados para poder realizar el calculo del arco tangente para deducir la posicion. Estas funciones de arco tangente y de normalizacion se realizan o bien mediante un elemento separado o bien directamente por una sonda (por ejemplo: MELEXIS 90316, HAL 3625) que integra la medida de las dos componentes del campo, el calculo del arco tangente y la normalizacion de las dos componentes del campo. Es posible realizar unos desarrollos particulares en los que las componentes del campo tendnan sustancialmente los mismos valores, por ejemplo eligiendo convenientemente la posicion y la orientacion de la sonda, realizando unas geometnas particulares del iman, realizando unas imantaciones particulares, o finalmente colocando unos concentradores de campo a la altura de la primera sonda. Como salida de esta primera sonda despues de la decodificacion de la posicion, se obtiene una senal lineal y periodica en funcion de la posicion de la unidad imantada con relacion a esta primera sonda.

Se utiliza entonces una segunda sonda magnetosensible para discriminar el periodo en el que se encuentra y determinar asf de manera absoluta la posicion de la unidad imantada con relacion a las sondas. En efecto, al repetirse la senal de salida n veces en la carrera deseada, no se puede, solo con la primera senal procedente de la primera sonda, deducir la posicion de la unidad imantada, esto es por lo que la presente invencion se propone anadir una segunda sonda que permite definir en que parte lineal se encuentra a partir del mismo iman que el que genera el campo magnetico visto por la primera sonda. A tttulo de ejemplo, se puede utilizar un componente basado en la rotacion de los momentos magneticos (como se describe en las patentes EP1532425B1 y EP1740909B1). Los campos magneticos giran continuamente al mismo tiempo que la rotacion del campo magnetico generado por la unidad imantada en la que se encuentra pero se propagan en el seno del circuito magnetico unicamente a cada rotacion del campo magnetico para obtener, al final y como salida del procesamiento, una senal que se incrementa o se decrementa de manera discreta pero absoluta cada 360 grados de rotacion del campo magnetico. Esto permite de ese modo discriminar de manera absoluta el periodo en el interior del que se encuentran. Ademas, como un componente de ese tipo se basa en la rotacion de los campos magneticos, incluso cuando la sonda no esta alimentada y hay un desplazamiento entre el iman y esta segunda sonda magnetosensible, denominada ASIC, los campos magneticos giran y se propagan mas o menos en funcion de este desplazamiento. Desde el momento en que se establece el contacto electrico, no se pierde entonces ninguna posicion. Se dice comunmente que este sistema es TPO (“True Power On”) y funciona en las 2 direcciones de movimiento sin aportar histeresis.

A diferencia de la patente DE 102007039051, en la que el conjunto de cuenta-vueltas necesita el envfo, por la bobina asociada al hilo de Wiegand, de impulsos electricos que direccionan una memoria no volatil, la presente componente utilizada permite, por sf misma, la medicion y el contaje del numero de vueltas mediante la modificacion de sus propiedades ffsicas (vease la figura 7). El conjunto realizado es asf compacto y permite ser desplazado a la periferia del iman en el caso de que se requiera la deteccion en un arbol pasante. Ademas, permite contar el numero de vueltas efectuadas y el sentido en el que se realizan las vueltas (incremento o decremento), esto sin necesitar alimentacion electrica del captador (funcionamiento en modo “True Power On” o TPO).

La solucion propuesta por el presente solicitante permite obtener una solucion totalmente sin contactos y por lo tanto liberarse de piezas mecanicas suplementarias y simplificar el captador, disminuir su coste de realizacion mientras se incrementa su precision. Esta solucion permite de ese modo incrementar la fiabilidad de las mediciones mientras la adapta ventajosamente a diferentes configuraciones geometricas (captador de 2 vueltas, 3 vueltas, etc.) y adaptandola a la precision deseada, principalmente en el caso de un dispositivo en el eje pasante.

Segun unos modos de realizacion particulares:

- la unidad imantada presenta una direccion de imantacion variable de manera continua siguiendo la direccion de desplazamiento como por ejemplo se describe en la solicitud de patente FR2898189 del presente solicitante;

- la unidad imantada presenta una direccion de imantacion que vana linealmente siguiendo la direccion de desplazamiento;

- la unidad imantada presenta una alternancia de polos imantados Norte-Sur;

- la unidad imantada presenta una imantacion unidireccional y presenta al menos una de sus dimensiones que vana de manera no constante, de manera que genera, en su proximidad, una variacion sinusoidal de sus componentes tangenciales y normales o axiales, como se presenta en la solicitud de patente FR2909170.

Por otro lado, segun unos modos de realizacion alternativos:

- la unidad imantada presenta una forma anular y una direccion de imantacion en el plano perpendicular al eje de rotacion de la unidad imantada;

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- la unidad imantada presenta una forma de disco y una direccion de imantacion perpendicular al plano del disco.

Se precisa que cualquier medio conocido de la tecnica anterior que permita realizar una variacion sinusoidal de las componentes del campo magnetico producido por la unidad imantada en su proximidad puede concebirse en el marco de esta invencion.

En la proximidad de estos imanes, el campo magnetico engendra unas componentes tangencial (Bt), normal (Bn) y transversal (Bz) sensiblemente sinusoidales de periodo 2pi/N. Las componentes Bn y Bz tienen la misma fase, mientras que la componente Bt esta desfasada en un cuarto de periodo. Se utiliza una primera sonda magnetosensible que integra la medicion de dos componentes del campo, el calculo del arco tangente y la normalizacion de las dos componentes del campo si es necesario.

Si se miden las componentes Bt y Bn en un punto del espacio que rodea el iman con la ayuda de la primera sonda, es posible conocer la posicion lineal del iman a 2pi/n aproximadamente, aplicando la formula siguiente:

0 = arctanl Gt

Bt_

Bn

a 2pi/n aproximadamente con:

- 0: posicion angular del iman y Gt una ganancia para amplificar la componente tangencial si es necesario.

En un caso mas general, se puede utilizar la formula siguiente:

0 = arctanf G-^— | con Bnz = kn.Bn + kz.Bz l Bnz)

En un caso general, la decodificacion de la posicion angular de la unidad imantada a partir de estas dos componentes cuyas amplitudes son en general diferentes necesita normalizar las dos componentes utilizadas para poder realizar el calculo del arco tangente para deducir de ah la posicion lineal. La precision de las partes lineales es del orden de +/-0,3% en un periodo de anchura 2pi/N. De ese modo cuanto mas reducido sera el periodo, dicho de otra manera mas grande sea N, entonces mayor sera la precision angular y se podra por tanto ajustar el numero de periodos N a una precision deseada.

Preferentemente, las primera y segunda sondas magnetosensibles se situan sobre un unico y mismo circuito impreso.

Esta sonda (3) puede limitarse por el numero Nr de rotaciones completas del campo que puede distinguir en funcion de la aplicacion. Por ejemplo, si se integra enfrente de nuestra unidad imantada que incluye N periodos, proporcionara como maximo Nr valores de incrementos diferentes y por tanto al final el captador sera absoluto y de muy alta precision en Nr/N vueltas. Si deseamos de ese modo un captador absoluto en un numero de vueltas determinado, sera necesario ajustar el numero de periodos de la imantacion para obtener un captador absoluto con el numero de vueltas correcto.

Segun un modo de realizacion particular, la invencion se puede concebir como aplicacion lineal. La unidad imantada se extiende entonces linealmente siguiendo la direccion de desplazamiento.

En esta version, se encuentra un iman, en la forma de una banda cuya direccion de imantacion vana continuamente siguiendo la direccion de desplazamiento. Una primera sonda mide las componentes radial, normal y axial con el fin de determinar la posicion del iman, en el interior de un periodo. Se utiliza una segunda zona incremental absoluta para contar el numero de rotaciones del campo magnetico emitidas por la unidad imantada.

Segun otro modo de realizacion la unidad imantada presenta una forma que se extiende sobre una anchura angular inferior a 360°. De esta manera, la senal de posicion obtenida mediante la combinacion de las senales de la primera y segunda sondas es muy precisa.

La presente invencion propone igualmente realizar un captador de par que incluye un captador de posicion tal como el descrito anteriormente.

Para hacer esto, la invencion propone un dispositivo magnetico de deteccion de un par entre un primer arbol y un segundo arbol conectados mediante una barra de torsion, principalmente destinado a una columna de direccion de automovil, que comprende: un captador de posicion tal como se ha definido anteriormente; una primera estructura magnetica rotorica solidaria con el primer arbol y que comprende una pluralidad imanes orientados radialmente; una segunda estructura estatorica solidaria con el segundo arbol y que comprende dos coronas prolongadas con dientes orientados axialmente e imbricados, y una tercera estructura colectora fija constituida por dos piezas de cierre del flujo que definen al menos un entrehierro en el que se coloca al menos una tercera sonda magnetosensible.

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Segun unos modos de realizacion ventajosos:

- las primera, segunda y tercera sondas se colocan en el primer circuito impreso;

- la unidad imantada tiene forma de un anillo situado alrededor de los dientes;

- la pluralidad de imanes pertenece a la unidad imantada.

Esta construccion permite as^ obtener un captador de par y de posicion absoluta multi-vueltas cuyo volumen axial y radial es identico al volumen de un captador de par unico anadiendo unicamente un iman y dos sondas y reutilizando todas las otras piezas del captador de par. En esta configuracion el iman del captador de par y el iman del captador de posicion son concentricos y todos los elementos de hall se situan en el plano medio de los imanes que es perpendicular al eje de rotacion de los captadores. Esto tiene como ventaja poder insertar todos los elementos de hall en un unico circuito impreso y anular la interaccion magnetica de un captador sobre el otro.

Ademas, el coste de un captador de ese tipo integrado es reducido por la colocacion en comun de las piezas que lo componen: el iman del captador de posicion y las coronas concentricas del captador de par pueden ser moldeadas al mismo tiempo y no formar por tanto mas que una unica pieza, e igualmente para las sondas de hall del captador de par y de posicion que forman parte del mismo y unico circuito impreso. Segun este modo de realizacion preferido, se elegira la anchura angular de los colectores igual o de K periodica al ancho angular de un periodo del iman del captador de posicion.

Este modo de realizacion propone una solucion de captador de par y de posicion multi-vueltas que asocia razonablemente el primer modo de realizacion preferido de un captador de par magnetico como por ejemplo el descrito en la patente FR2872896 y utilizando nada mas que un unico iman comun para los 2 captadores. De ese modo, este iman sena la fuente del campo para el captador de par y para el captador de posicion, siendo colocados todos los componentes electronicos sobre el mismo circuito impreso. En esta configuracion, es necesario alejar axialmente los estatores del captador de par para que la primera y segunda sondas puedan medir el campo engendrado por el iman unico. El volumen axial es mayor pero esto permite disminuir el coste del captador no utilizando mas que un unico iman.

En lugar de alejar los estatores de pares uno del otro, es posible tambien alargar el iman del captador de par hasta hacerlo sobrepasar axialmente uno o unos estatores y colocar las primera y segunda sondas en su periferia. Esto permite tener igualmente un unico iman pero con el inconveniente de tener 2 circuitos impresos distintos para la sonda vinculada al captador de par y las sondas del captador de posicion.

La invencion se refiere igualmente a un dispositivo magnetico de deteccion de un par entre un primer arbol y un segundo arbol unidos por una barra de torsion, principalmente destinado a una columna de direccion de automovil, que comprende: un captador de posicion tal como se define anteriormente, una unidad imantada auxiliar y una sonda magnetosensible auxiliar; siendo solidaria la unidad imantada del captador de posicion con el primer arbol de manera que el captador de posicion esta adaptado para suministrar una primera informacion de posicion que se refieren a una posicion angular 01 de este primer arbol; siendo solidaria la unidad imantada auxiliar con el segundo arbol y movil con relacion a la sonda magnetosensible auxiliar, estando adaptada esta sonda auxiliar para proporcionar una segunda informacion de posicion que se refiere a una posicion angular 02 del segundo arbol; incluyendo el dispositivo un modulo central adaptado para calcular una diferencia de posicion angular entre el primer arbol y el segundo arbol a partir de una combinacion de la primera y de la segunda informacion de posicion, tal que:

GGBm — G2Bt2

GBn1 + Bn 2

- tan

N (©1

imagen1

con

- Bn1 la componente normal medida por la primera sonda del campo generado por la unidad imantada,

- Bn2 la componente normal medida por la sonda auxiliar del campo generado por la unidad imantada auxiliar,

- Bt1 la componente tangencial medida por la primera sonda del campo generado por la unidad imantada,

- Bt2 la componente tangencial medida por la sonda auxiliar del campo generado por la unidad imantada auxiliar.

El calculo del par se realizara por medio de la medicion del angulo relativo entre los dos arboles, es decir (01- 02). Dado que se tienen 2 imanes identicos que engendran una imantacion sinusoidal periodica, se puede escribir:

- Bn1=|Bn|*sen(N*01), Bt1=|Bt1|*cos(N*01)

- Bn2=|Bn2|*sen(N*02), Bt2=|Bt2|*cos(N*02)

Sabiendo que:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

cos(©) - cos(©2) sen( ©) + sen( ©)

= - tanl

© -© 2

2

se puede por tanto deducir el angulo relativo entre los dos arboles con la ayuda de esta formula:

ggB\ — G2B|

GB„, + B,

n1

n 2

2° 12

imagen2

Con G, G1 y G2 tales que (igualdad de las normas): |Bn1|=G1*|Bt1| y |Bn2|=G2*|Bt2| y G|Bn1|=|Bn2|

Este modo de realizacion permite por tanto, anadiendo al captador vinculado al arbol de entrada que se define por el primer modo de realizacion, unicamente un iman identico pero vinculado al arbol de salida asf como una misma primera sonda, poder obtener un captador de par y de posicion multi-vueltas con un numero mmimo de piezas. En efecto, ya no se tiene necesidad en esta configuracion de estatores y de colectores para el captador de par que eran unas piezas costosas.

Breve descripcion de las figuras

Surgiran otras caractensticas y ventajas de la invencion con la lectura a continuacion de ejemplos de realizacion detallados, con referencia a las figuras adjuntas que representan respectivamente:

- la figura 1, el captador de posicion segun un modo de realizacion preferido con iman anular;

- la figura 2, el captador de posicion segun un segundo modo de realizacion con un iman de disco;

- la figura 3, las senales sinusoidales lefdas por la sonda (2) en la proximidad del iman (1) segun la figura 1 o 2;

- la figura 4, la senal de posicion calculada sobre un periodo de la imantacion a partir de las senales visibles en la

figura 3;

- la figura 5, la senal de no linealidad relativa a la senal de posicion segun la figura 4;

- la figura 6, la senal de posicion dada por la sonda (2) en 4 revoluciones del iman (1);

- la figura 7, la senal obtenida en la salida de la sonda (3) en funcion de la rotacion del iman (1);

- la figura 8, un captador de desplazamiento lineal de acuerdo con la invencion

- la figura 9, un captador de desplazamiento angular inferior a 360° de acuerdo con la invencion;

- la figura 10, un captador de par de la tecnica anterior que se puede asociar a un captador de posicion segun la invencion;

- la figura 11, la asociacion del captador de par segun la figura 10 y de un captador de posicion segun la invencion y la figura 1 y segun un primer modo de realizacion;

- la figura 12, la asociacion del captador de par segun la figura 10 y de un captador de posicion segun la invencion y la figura 1 y segun un segundo modo de realizacion;

- la figura 13, la asociacion del captador de par segun la figura 10 y de un captador de posicion segun la invencion y la figura 1 y segun un tercer modo de realizacion;

- la figura 14, un captador de par segun un cuarto modo de realizacion que utiliza un captador de posicion segun la invencion;

- la figura 15, los elementos magneticos de un captador de par segun la figura 14.

Descripcion detallada de modos de realizacion

La figura 1 presenta un captador (A) de posicion mono o multi-vuelta de alta precision segun un primer modo de realizacion. Esta constituido por un iman (1) que presenta varios periodos de imantacion. La direccion de la imantacion vana de ese modo continuamente siguiendo la direccion de desplazamiento angular del iman (1) y se repite, en este ejemplo no limitativo, 4 veces en los 360° del iman (1).

5

10

15

20

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35

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50

55

60

En la proximidad del iman (1) se situa una primera sonda (2), expresada y colocada en un circuito impreso (4), que mide la direccion del campo magnetico generado por el iman (1) y su amplitud. Se puede concebir por ejemplo la utilizacion de sondas de tipo efecto Hall tales como MLX90316, 2SA10, o de tipo magnetorresistivo (AMR, GMR,...). En la proximidad de este iman, esta imantacion engendra un campo magnetico cuyas componentes son sustancialmente sinusoidales.

La figura 3 muestra, en funcion de la posicion —en grados—, la evolucion de la amplitud —en voltios— de la componente radial (23) y la componente tangencial (24) medidas por la sonda (2) a partir de un iman y de una imantacion tal como las mostradas en la figura 1.

Partir de las 2 senales sinusoidales medidas, es posible conocer la posicion lineal del iman, aplicando la formula siguiente:

© = ATAN G

Bt_

Bn

en la que

- 0 es la posicion angular,

- Bt es la componente tangencial del campo magnetico,

- Bn es la componente normal del campo magnetico y

- G una ganancia correctora.

Aplicando esta formula a las senales medidas de la figura 2, se obtiene, tal como se muestra en la figura 4, una senal de salida, expresada en este caso en voltios, lineal en funcion de la posicion, expresada en este caso en grados, y periodica de penodo 90°.

Como se puede ver en la figura 5, que muestra la evolucion, en porcentaje, de la no linealidad en funcion de la posicion, expresada en grados, la senal obtenida presenta una muy buena linealidad en un penodo de 90°. A tttulo de ejemplo, el valor tfpico es de alrededor del 0,3%, lo que corresponde a 0,27°.

En el caso de la figura 1, si se consideran 4 penodos de imantacion, la senal de salida se repetira por tanto 4 veces por vuelta. Considerando la rotacion de 4 vueltas del iman (1), se tendran de ese modo un motivo, tal como se presenta en la figura 4, que se repite 16 veces como se muestra en la figura 6, que muestra la evolucion de la senal, expresada en voltios, en funcion de la posicion expresada en grados.

Puesto que el motivo repetido es siempre identico en el interior de estos 16 periodos obtenidos, no es posible deducir la posicion angular del iman. Esta funcion se hace posible mediante la utilizacion de una sonda incremental absoluta (3), presentada en la figura 1 y colocada ventajosamente sobre el mismo circuito impreso (4) que soporta la sonda (2), en la proximidad del iman (1). Esta sonda incremental absoluta (3) permite determinar en que posicion lineal se encuentra, utilizando siempre el mismo iman (1).

Esta sonda incremental absoluta (3) permite detectar, de manera absoluta, el numero de rotaciones efectuadas por el campo magnetico del iman (1) tanto si la sonda incremental absoluta (3) esta alimentada como si no con corriente electrica. La deteccion se realiza de ese modo por la modificacion de las propiedades ffsicas de la sonda incremental absoluta (3).

La sonda incremental absoluta (3) esta limitada por el numero Nr de rotaciones completas del campo que puede distinguir. Por ejemplo, si esta integrada enfrente de un iman con varios periodos de imantacion Npp, este componente proporcionara una senal discreta (Nr valores) y sera periodica de penodo Nr/Npp.

De ese modo, por ejemplo partir del iman de la figura 1, la senal de salida de la sonda incremental absoluta (3), suponiendo que esta limitada a 16 vueltas completas del campo magnetico, presenta una tension de salida diferente en cada uno de los 90° (360/4) y es periodica de penodo 4 vueltas (16/4pp = 4 vueltas) como lo muestra la figura 7 que describe la evolucion de la senal, en voltios, en funcion de la posicion, expresada en grados.

A partir de un iman (1) con una direccion de imantacion que vana continuamente en un penodo de 90°, se obtiene por tanto un captador de posicion multi-vueltas (4 vueltas en el caso de la figura 1) con una precision tfpica del orden de 0,2°.

Este ejemplo de realizacion no es en ningun caso limitativo. De ese modo, la presente invencion se puede ofrecer de diferentes maneras y principalmente utilizando un iman (1) en la forma de un disco como se muestra en la figura 2. El iman (1) de disco presenta una alternancia de polos imantados Norte-Sur siguiendo varios periodos en los 360° del iman. En este modo de realizacion, la direccion de la imantacion es perpendicular a la superficie del disco.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Igualmente, se pueden imaginar unas variantes lineales, como por ejemplo se describe en la figura 8, en la que se puede ver un iman (1) que presenta una direccion de imantacion continuamente variable en varios periodos. Se encuentran, colocados sobre el mismo circuito impreso (4), la sonda (2) que mide la direccion de los campos normal (o axial) y tangencial con el fin de deducir la posicion del iman (1) en el interior de un penodo y la sonda incremental absoluta (3) que cuenta el numero de rotaciones del campo magnetico, es decir el numero de periodos del campo magnetico. La combinacion de las dos senales permite de ese modo generar un captador de posicion de precision muy grande.

Igualmente, la figura 9 muestra una variante rotativa en la forma de un arco de o teja de iman (1) que presenta una alternancia de polos imantados Norte-Sur de direccion de imantacion radial, un circuito impreso (4) que soporta las dos sondas (2 y 3). Realizando una teja de longitud angular limitada y multiplicando el numero de periodos de imantacion, se puede incrementar de ese modo la precision del captador obtenido.

La presente invencion es particularmente pertinente en el marco de una asociacion del captador de posicion (A) con un captador de par (B), tal como se describe por ejemplo en la solicitud de patente FR2872896 presentada por los presentes solicitantes y presentada en la figura 10.

Este captador de par (B) permite detectar la rotacion relativa de los dos arboles (5 y 6) unidos por una barra de torsion (19) y se compone de:

- una primera estructura magnetica rotorica (7) que comprende una pluralidad de imanes (8) fijos sobre una culata (20) e imantados radialmente;

- una segunda estructura magnetica estatorica (9) que comprende dos coronas concentricas (10, 11) que presentan una pluralidad de dientes imbricados (12, 13) y que se extienden axialmente;

- una tercera estructura colectora fija (14) constituida por dos piezas de cierre del flujo (15, 16) prolongadas por ramas (21, 22) que se cierran para formar dos entrehierros de medicion (17) en los que se colocan dos elementos magnetosensibles (18). Esta configuracion duplicada sirve para asegurar una funcion de redundancia, pero se puede concebir un unico entrehierro con un unico elemento magnetosensible.

Asociada con el captador de posicion (A), se compone entonces, como se muestra en la figura 11, de una cuarta estructura compuesta por un iman imantado multipolar (1) con una direccion de imantacion continuamente variable que puede moldearse sobre la pieza plastica (no mostrada) que soporta la segunda estructura magnetica (9) del captador de par (P). Tambien se tiene la presencia de un circuito impreso (4a) que soporta la sonda (2), la sonda incremental absoluta (3) necesaria para el funcionamiento el captador de posicion (A) y la tercera sonda magnetosensible (18) que mide la amplitud del campo para la utilizacion del captador de par (B).

En esta configuracion segun la figura 11, el iman multipolar (1) de direccion de imantacion continuamente variable es solidario con la estructura estatorica (9). Este nuevo captador presenta el mismo volumen que un captador de par tradicional pero mide ademas la posicion angular del arbol (6) que es solidario con la parte estatorica (9) y esto de manera absoluta y en varias vueltas.

La figura 12 presenta otra asociacion que puede concebirse del captador de posicion (A) con un captador de par (B) tal como se han descrito anteriormente. En este modo de realizacion, el iman (8) es multipolar de imantacion radial. De ese modo, este iman (1) es la fuente del campo para el captador de par (B) y para el captador de posicion (A), estando colocadas todas las sondas (2, 3, 18) sobre el mismo circuito impreso (4a). Esto tiene como ventaja no tener mas que un unico iman (1) con el inconveniente sin embargo de incrementar el volumen axial.

Si la influencia de los dientes (12 y 13) del captador de par puede ser perjudicial para el buen funcionamiento del captador de posicion, se puede concebir entonces otra variante de realizacion, como se ha representado en la figura 13, en la que el iman unico (1, 8) se realiza sobrepasando el conjunto estatorico (9) con el fin de colocar las sondas (2 y 3) sobre otro circuito impreso (4b). El conjunto permite de ese modo asegurar una insensibilidad del captador de posicion (A) al captador de par (B).

La figura 14 presenta finalmente un captador de par y de posicion innovador basado siempre en la utilizacion de un captador de posicion (A) como se ha presentado en la figura 1.

En este modo de realizacion, se utilizan dos imanes multipolares (1a y 1b) de direccion de imantacion continuamente variable.

En una columna de direccion, el arbol de entrada (5) y el arbol de salida (6) estan unidos mediante una barra de torsion (19), lo que significa que podemos deducir el par de torsion a partir de la medicion del angulo entre el arbol de entrada (5) y el arbol de salida (6). La presente invencion se propone integrar en cada arbol (5 y 6) un iman multipolar de direccion de imantacion (respectivamente 1a y 1b) continuamente variable con N pares de polos y 1 sonda magnetosensible (respectivamente 2a y 2b) que mide las componente radial (o axial) y tangencial del campo

magnetico generado enfrente de cada iman (1a y 1b) y 1 sonda incremental absoluta (3) enfrente de un iman (1b) unido o bien al arbol de entrada (5), o bien al arbol de salida (6).

En este modo de realizacion, la diferencia de la posicion angular entre el primer arbol (5), de posicion 01, y el 5 segundo arbol (6), de posicion 02, se determina mediante una combinacion de las senales de las ondas (2a y 2b) tal como:

GGfin — G2Bt2

GBn1 + Bn 2

— tan

N (©1

imagen3

10 Los parametros de esta ecuacion ya que se han descrito en el texto anterior. En este modo realizacion, la sonda (2a) se coloca sobre un primer circuito impreso (4a) y las ondas (2b y 3) se colocan sobre un segundo circuito impreso (4b) tal como se muestra en la figura 15.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Captador magnetico de posicion (A), que incluye al menos una unidad imantada (1), una primera sonda magnetosensible (2) y una segunda sonda magnetosensible (3);

   estando fijadas las primera y segunda sondas magnetosensibles (2, 3) relativamente entre sf;

   siendo la unidad imantada (l) movil con relacion a estas primera y segunda sondas magnetosensibles (2, 3) sobre

   una carrera de desplazamiento y presentando en cada instante una posicion absoluta;

   produciendo dicha unidad imantada (1) en la proximidad de dicha primera sonda magnetosensible (2) un campo magnetico, que presenta una componente normal por un lado y al menos una componente tangencial o transversal por otro lado, que vana de manera sinusoidal y periodica en N periodos repartidos sobre la carrera de desplazamiento, siendo N un numero superior a 1;

   estando dicha primera sonda magnetosensible (2) adaptada para medir al menos dos de las tres componentes del campo magnetico de manera que determine un primer dato con relacion a la posicion de la unidad imantada (1); caracterizado por que la segunda sonda magnetosensible (3) esta adaptada para medir de manera absoluta, incremental y reversible un numero de rotaciones completas del campo magnetico de manera que determine un segundo dato relativo a la posicion de la unidad imantada (1), tanto si esta segunda sonda magnetosensible (3) esta alimentada como si no;

   incluyendo el captador un modulo de calculo de la posicion absoluta de la unidad imantada (1) a partir de los primeros y segundos datos.
2. 2. Captador magnetico de posicion (A) segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la unidad imantada (1) presenta una direccion de imantacion variable de manera continua siguiendo la direccion de desplazamiento.
3. 3. Captador magnetico de posicion (A) segun la reivindicacion 2 caracterizado por que la unidad imantada (1) presenta una direccion de imantacion que vana linealmente siguiendo la direccion de desplazamiento.
4. 4. Captador magnetico de posicion (A) segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la unidad imantada (1) presenta una alternancia de polos imantados Norte-Sur.
5. 5. Captador magnetico de posicion (A) segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la unidad imantada (1) presenta una imantacion unidireccional y presenta al menos una de sus dimensiones que vana de manera no constante.
6. 6. Captador magnetico rotativo de posicion (A) segun una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que la unidad imantada (1) presenta una forma anular y una direccion de imantacion en el plano perpendicular al eje de rotacion de la unidad imantada (1).
7. 7. Captador magnetico rotativo de posicion (A) segun una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que la unidad imantada (1) presenta una forma de disco y una direccion de imantacion perpendicular al plano del disco.
8. 8. Captador magnetico rotativo de posicion (A) segun una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que dicha unidad imantada (1) presenta una forma que se extiende sobre una anchura angular inferior a 360°.
9. 9. Captador magnetico lineal de posicion (A) segun una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que dicha unidad imantada (1) se extiende linealmente siguiendo la direccion de desplazamiento.
10. 10. Captador magnetico de posicion (A) segun una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado por que las primera y segunda sondas magnetosensibles (2, 3) estan situadas sobre un unico y mismo circuito impreso (4).
11. 11. Dispositivo magnetico de deteccion de un par entre un primer arbol y un segundo arbol unidos mediante una barra de torsion, principalmente destinado a una columna de direccion de automovil, que comprende:

    un captador de posicion (A) tal como se define segun una de las reivindicaciones 1 a 10,

    una primera estructura magnetica rotorica (7) solidaria con el primer arbol y que comprende una pluralidad de imanes (8) orientados radialmente;

    una segunda estructura estatorica (20) solidaria con el segundo arbol y que comprende dos coronas (10,11) prolongadas con dientes (12, 13) orientados axialmente e imbricados, y

    una tercera estructura colectora (14) fija, constituida por dos piezas de cierre del flujo (15,16) que definen al menos un entrehierro (18) en el que se coloca al menos una tercera sonda magnetosensible (17).
12. 12. Dispositivo magnetico de deteccion segun la reivindicacion 11, en el que las primera, segunda y tercera sondas (2, 3, 17) se colocan en el mismo circuito impreso (4a).
13. 13. Dispositivo magnetico de deteccion segun la reivindicacion 11 o 12, en el que la unidad imantada (1) tiene forma de un anillo situado alrededor de los dientes (12, 13).

    5

    10

    15

    20

    25

    30
14. 14. Dispositivo magnetico de deteccion segun la reivindicacion 11 o 12, en el que la pluralidad de imanes (8) pertenece a la unidad imantada (1).
15. 15. Dispositivo magnetico de deteccion de un par entre un primer arbol y un segundo arbol unidos por una barra de torsion, principalmente destinado a una columna de direccion de automovil, que comprende:

    un captador de posicion (A) tal como se define segun una de las reivindicaciones 1 a 10, una unidad imantada auxiliar (1b) y una sonda magnetosensible auxiliar (2b);

    siendo la unidad imantada (1a) del captador de posicion (A) solidaria con el primer arbol (5) de manera que el captador de posicion (A) esta adaptado para suministrar una primera informacion de posicion que se refiere a una posicion angular 01 de este primer arbol (5);

    siendo solidaria la unidad imantada auxiliar (1b) con el segundo arbol (6) y movil con relacion a la sonda magnetosensible auxiliar (2b), estando adaptada esta sonda auxiliar (2b) para proporcionar una segunda informacion de posicion que se refiere a una posicion angular 02 del segundo arbol (6);

    incluyendo el dispositivo un modulo central adaptado para calcular una diferencia de posicion angular entre el primer arbol (5) y el segundo arbol (6) a partir de una combinacion de la primera y de la segunda informacion de posicion, tal que:

    GGfin — G2Bt2

    GBn1 + Bn 2

    — tan

    N (©1

    imagen1

    Con

    - Bn1 la componente normal medida por la primera sonda (2a) del campo generado por la unidad imantada (1a),

    - Bn2 la componente normal medida por la sonda auxiliar (2b) del campo generado por la unidad imantada auxiliar (1b),

    - Bt1 la componente tangencial medida por la primera sonda (2a) del campo generado por la unidad imantada (1a),

    - Bt2 la componente tangencial medida por la sonda auxiliar (2a) del campo generado por la unidad imantada auxiliar (1b),

    - |Bn1|=G1*|Bt1|, |Bn2|=G2*|Bt2| y G|Bn1|=|Bn2|.