FR2477702A1 - INDUCTIVE DISPLACEMENT INDICATOR - Google Patents
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Abstract
CAPTEUR DE DEPLACEMENT INDUCTIF COMPRENANT UN ENROULEMENT INDUCTEUR, UN ENROULEMENT DETECTEUR ET UN NOYAU FERROMAGNETIQUE, L'ENROULEMENT INDUCTEUR ETANT ALIMENTE AVEC UN SIGNAL DE TENSION PERIODIQUE ET LE SIGNAL DE REPONSE PRODUIT DANS L'ENROULEMENT DETECTEUR ETANT REPRESENTATIF DU PARCOURS A MESURER. LE NOYAU FERROMAGNETIQUE EST UN ELEMENT MAGNETIQUE BISTABLE 1 DE PART ET D'AUTRE DUQUEL SONT PREVUS DES MOYENS 6, 7 POUR PRODUIRE UN CHAMP MAGNETIQUE 5, INVARIABLE DANS LE TEMPS, QUI PRESENTE AU NIVEAU DE L'ELEMENT MAGNETIQUE BISTABLE 1 UN GRADIENT DE L'INTENSITE DE CHAMP MAGNETIQUE, L'ELEMENT MAGNETIQUE 1 ET LES MOYENS 6, 7 POUVANT FAIRE L'OBJET D'UN DEPLACEMENT RELATIF DONT LA DIRECTION PRESENTE UNE COMPOSANTE PARALLELE AU GRADIENT DE L'INTENSITE DE CHAMP MAGNETIQUE AU NIVEAU DE L'ELEMENT MAGNETIQUE 1. LE CAPTEUR SUIVANT L'INVENTION PEUT SERVIR NOTAMMENT A MESURER LE PARCOURS EFFECTUE PAR UNE EPROUVETTE.INDUCTIVE DISPLACEMENT SENSOR INCLUDING AN INDUCTIVE WINDING, A DETECTOR WINDING AND A FERROMAGNETIC CORE, THE INDUCING WINDING BEING SUPPLIED WITH A PERIODIC VOLTAGE SIGNAL AND THE RESPONSE SIGNAL PRODUCED IN THE DETECTOR WINDING BEING REPRESENTATIVE OF THE PATH. THE FERROMAGNETIC CORE IS A BISTABLE MAGNETIC ELEMENT 1 ON EACH OTHER WHICH ARE PROVIDED FOR MEANS 6, 7 TO PRODUCE A MAGNETIC FIELD 5, INVARIABLE OVER TIME, WHICH PRESENTS AT THE LEVEL OF THE BISTABLE MAGNETIC ELEMENT 1 A GRADIENT OF L 'MAGNETIC FIELD INTENSITY, THE MAGNETIC ELEMENT 1 AND THE MEANS 6, 7 THAT CAN BE THE OBJECT OF A RELATIVE DISPLACEMENT WHOSE DIRECTION HAS A PARALLEL COMPONENT TO THE GRADIENT OF THE MAGNETIC FIELD INTENSITY AT THE MAGNETIC ELEMENT LEVEL 1. THE SENSOR FOLLOWING THE INVENTION CAN BE USED IN PARTICULAR FOR MEASURING THE JOURNEY CARRIED OUT BY A TEST.
Description
- 1 - La présente invention partd'un indicateur ou capteur inductif deThe present invention is based on an indicator or inductive sensor of
déplacement comprenant un enroulement électrique inducteur ou excitateur, un enroulement électrique détecteur displacement comprising an electric winding inductor or exciter, a detector electric winding
et un noyau ferromagnétique couplant l'enroulement induc- and a ferromagnetic core coupling the inductive winding
teur et l'enroulement détecteur par voie magnétique, l'enroulement inducteur étant alimenté avec un signal électrique de tension périodique et le signal électrique de réponse produit dans l'enroulement détecteur étant représentatif du parcours à mesurer. Par enroulement and the magnetic detector winding, the inductor winding being fed with a periodic voltage electrical signal and the electrical response signal produced in the detector winding being representative of the path to be measured. By winding
inducteur il faut entendre un enroulement qui est alimen- inductor means a winding which is
té avec un signal de tension périodique d'amplitude cons- with a periodic voltage signal of
tante. Ce signal de tension est utilisé pour provoquer aunt. This voltage signal is used to provoke
dans un second enroulement, à savoir l'enroulement détec- in a second winding, namely winding detected
teur, un signal électrique de réponse, le couplage des deux enroulements variant, d'une manière fixée à l'avance, en fonction du parcours à mesurer de sorte que la nature an electrical response signal, the coupling of the two windings varying, in a manner fixed in advance, according to the path to be measured so that the nature
du signal de réponse, produit dans l'enroulement détec- of the response signal, produced in the winding detected
teur, dépend du parcours effectué par une éprouvette ou corps d'essai, c'est-à-dire de la position d'une telle depends on the path taken by a specimen or test body, ie the position of such a test
éprouvette à un moment donné.test tube at a given moment.
Il est connu, dans le cas d'un capteur de dépla- It is known, in the case of a displacement sensor,
cement inductif, de rendre le couplage par transformateur de l'enroulement inducteur (primaire du transformateur) inductive, to make the transformer coupling of the inductor winding (primary transformer)
et de l'enroulement détecteur (secondaire du transforma- and the detector winding (secondary of the transforma-
teur) variable en fonction d'un parcours, en faisant va- vary according to a route, making
rier la position du noyau ferromagnétique, par lequel the position of the ferromagnetic core, by which
les deux enroulements sont couplés entre eux, ou en per- the two windings are coupled together, or in
mettant au couplage par transformateur d'être renforcé ou affaibli du fait que des pièces ferromagnétiques sont rapprochées ou éloignées de l'ensemble, par ailleurs invariable, formé des enroulements et d'un noyau couplant making the transformer coupling to be reinforced or weakened by the fact that ferromagnetic parts are brought closer to or distant from the otherwise invariable assembly formed of the windings and a coupling core
ceux-ci entre eux. L'éprouvette, dont il s'agit de sur- these between them. The test tube, of which it is
veiller le déplacement ou la position, peut constituer watch the move or the position, can constitute
elle-même le noyau ferromagnétique ou être une pièce fer- itself the ferromagnetic core or be a ferro-
romagnétique séparée agissant sur les enroulements ou encore être reliée à une telle pièce par l'intermédiaire d'organes d'entra nement, de sorte qu'en tout état de cause la variation de la position de l'éprouvette est 2 - liée dans un rapport de cause à effet à une variation du separated romagnetic acting on the windings or be connected to such a piece by means of drive members, so that in any case the variation of the position of the specimen is 2 - bound in a cause-and-effect relationship to a variation of
couplage des deux enroulements.coupling of the two windings.
Dans les capteurs de déplacement inductifs connus In known inductive displacement sensors
l'enroulement inducteur est alimenté avec un courant al- the inductor winding is fed with a current of
ternatif d'amplitude constante et l'amplitude du signal constant amplitude and amplitude of the signal
de tension alternative produit dans l'enroulement détec- AC voltage produced in the winding detected
teur en tant que réponse est représentative de la posi- as an answer is representative of the posi-
tion, ou du changement de position, de l'éprouvette sur- tion, or change of position, of the specimen
veillée. Le signal de réponse est donc une tension alter- vigil. The response signal is therefore an alternating voltage
native modulée en amplitude. C'est pourquoi le circuit d'évaluation faisant suite à l'enroulement détecteur doit native amplitude modulated. This is why the evaluation circuit following the detector winding must
être ajusté d'une manière très précise afin que l'ampli- be adjusted in a very precise way so that the ampli-
tude du signal de réponse soit transmise d'une manière parfaitement conforme à la valeurde mesure et ne soit pas the response signal is transmitted in a manner that is perfectly consistent with the measurement value and is not
faussée.distorted.
Or la présente invention a pour but de créer un capteur de déplacement inductif capable de produire un The object of the present invention is to create an inductive displacement sensor capable of producing a
signal de réponse qui peut être évalué d'une manière sim- response signal that can be evaluated in a simple way.
ple et en parfaite conformité avec la valeurde mesure. in full compliance with the measurement value.
Ce but est atteint suivant la présente invention, pour un capteur de déplacement du genre décrit plus haut, en réalisant le noyau ferromagnétique sous la forme d'un élément magnétique bistable, en prévoyant des moyens de produire un champ magnétique, invariable dans le temps, This object is achieved according to the present invention, for a displacement sensor of the kind described above, by producing the ferromagnetic core in the form of a bistable magnetic element, by providing means to produce a magnetic field, invariable over time,
qui se superpose à l'élément magnétique bistable et pré- which is superimposed on the bistable magnetic element and
sente, au niveau de celui-ci, un gradient de l'intensité at the level of the latter, a gradient of the intensity
de champ magnétique, et en permettant à l'élément magné- magnetic field, and allowing the magnetic element
tique bistable et aux moyens de produire un champ magné- bistable tick and the means of producing a magnetic field
tique de se déplacer l'un relativement aux autres, la to move relative to each other, the
direction du déplacement relatif-présentant une composan- direction of relative displacement-presenting a
te parallèle au gradient de l'intensité de champ magné- parallel to the magnetic field intensity gradient
tique au niveau de l'élément magnétique bistable. D'au- tick at the level of the bistable magnetic element. On au
tres caractéristiques avantageuses de la présente inven- very advantageous features of the present invention.
tion sont décrites plus loin.are described later.
En tant qu'éléments magnétiques bistables, égale- As bistable magnetic elements,
ment appelés noyaux de commutation magnétiques bistables, il convient d'utiliser notamment des fils du type dit bistable magnetic switching cores, it is appropriate in particular to use wires of the type known as
Wiegand dont la constitution et la fabrication sont dé- Wiegand whose constitution and manufacture are de-
-3- crites dans la Demande de Brevet allemand publiée n0 2 143 326. Des fils Wiegand sont, quant à leur composition des fils ferromagnétiques homogènes (par exemple en un alliage de fer et de nickel, de préférence 48 % de fer et 52 % de nickel, ou en un alliage de fer et de cobalt, ou en un alliage de fer avec du cobalt et du nickel, ou encore en un alliage de cobalt avec du fer et du vanadium, German Patent Application Publication No. 2,143,326. Wiegand yarns are, in their composition, homogeneous ferromagnetic yarns (for example, an alloy of iron and nickel, preferably 48% of iron and 52% of iron). nickel, or an alloy of iron and cobalt, or an iron alloy with cobalt and nickel, or an alloy of cobalt with iron and vanadium,
de préférence 52 % de cobalt, 38 % de fer et 10 % de vana- preferably 52% cobalt, 38% iron and 10% vanadium.
dium), qui par suite d'un traitement mécanique et thermi- dium), which as a result of mechanical and thermal treatment
que spécial possèdent un noyau magnétique doux et.une enveloppe magnétique dure, c'est-à-dire que l'enveloppe that special have a soft magnetic core and a hard magnetic shell, that is to say that the envelope
présente une force coercitive supérieure à.celle du noyau. has a coercive force superior to that of the nucleus.
Des fils Wiegand présentent typiquement une longueur de à 50 mm, de préférence de 20 à 30 mm. Si un fil Wiegand, dans lequel le sens d'aimantation du noyau magnétique Wiegand yarns typically have a length of 50 mm, preferably 20 to 30 mm. If a wire Wiegand, in which the magnetization sense of the magnetic core
doux correspond au sens d'aimantation de l'enveloppe ma- soft corresponds to the magnetization direction of the envelope
gnétique dure, est placé dans un champ magnétique exté- gnetic, is placed in an external magnetic field
rieur dont la direction correspond à la direction de whose direction corresponds to the direction of
l'axe du fil mais dont le sens est opposé au sens d'ai- the axis of the wire but whose meaning is opposed to the meaning of
mantation du fil Wiegand, alors le sens d'aimantation du noyau doux du fil Wiegand se trouve inversé en cas de Wiegand wire, then the sense of magnetization of the soft core of the Wiegand wire is reversed in case of
dépassement d'une intensité de champ d'environ 16 A/cm. exceeding a field strength of about 16 A / cm.
Cette inversion est également appelée remise à l'état initial. En cas d'une nouvelle inversion du sens du champ This inversion is also called resetting. In case of a new reversal of the direction of the field
magnétique extérieur le sens d'aimantation du noyau s'in- external magnetic sense of magnetization of the nucleus
verse à nouveau dès que l'intensité du champ magnétique extérieur excède une valeur critique, de sorte que le again as soon as the intensity of the external magnetic field exceeds a critical value, so that the
noyau et l'enveloppe se trouvent de nouveau aimantés pa- core and envelope are again magnetized by
rallèlement. Cette inversion du sens d'aimantation s'ef- rallèlement. This inversion of the sense of magnetization is
fectue très rapidement et s'accompagne d'une forte varia- very quickly and is accompanied by a strong vari-
tion correspondante du flux magnétique par unité de temps (effet Wiegand). Cette variation du flux magnétique peut corresponding magnetic flux per unit of time (Wiegand effect). This variation of the magnetic flux can
induire dans une bobine d'induction une impulsion de ten- induce in an induction coil an impulse of
sion (impulsion Wiegand) courte et très forte (pouvant en fonction du nombre de spires et de la résistance de short and very strong Wiegand pulse (depending on the number of turns and the resistance of
charge de la bobine d'induction atteindre jusqu'à envi- charge of the induction coil reach up to about
ron 12 volts). -12 volts). -
Lors de la remise du noyau à son état initial, -4- une impulsion est également produite dans une bobine d'induction mais cette impulsion présente, par rapport au cas du passage du sens d'aimantation antiparallèle à celui parallèle, une amplitude sensiblement plus faible et de signe contraire. Si l'on choisit comme champ magnétique extérieur When returning the nucleus to its initial state, a pulse is also produced in an induction coil, but this pulse has, compared to the case of the passage of the direction of magnetization parallel to parallel parallel, a substantially greater amplitude. weak and of opposite sign. If one chooses as external magnetic field
un champ alternatif, capable d'inverser d'abord l'aiman- an alternating field, capable of reversing the magnetism first
tation du noyau et ensuite celle de l'enveloppe et de les amener chacun à l'état de saturation magnétique, alors tation of the core and then that of the envelope and bring them each to the state of magnetic saturation, then
il se produit, par suite du changement du sens d'aimanta- it occurs as a result of the change in the sense of magnetism
tion du noyau magnétique doux, des impulsions Wiegand présentant alternativement une polarité positive et une polarité négative et on peut alors parler d'une excitation of the soft magnetic core, Wiegand pulses alternatively having a positive polarity and a negative polarity and then we can speak of an excitation
symétrique du fil Wiegand. Pour cela il faut des intensi- symmetrical wire Wiegand. For this, intensities
tés de champ d'environ - (80 à 120 A/cm) à + (80 à 120 A/cm). L'inversion de l'aimantation de l'enveloppe se field strengths from about - (80 to 120 A / cm) to + (80 to 120 A / cm). The inversion of the magnetization of the envelope is
produit également brusquement et conduit aussi à une im- also produced abruptly and also leads to an im-
pulsion dans la bobine d'induction, mais cette impulsion impulse in the induction coil but this impulse
est beaucoup plus faible que celle induite lors de l'in- is much lower than that induced during the
version de l'aimantation du noyau et n'est pas exploitée version of the core magnetization and is not exploited
dans la plupart des cas.in most of the cases.
Si l'on choisit, par contre, comme champ magné- If, on the other hand, we choose a magnetic field
tique extérieur un champ capable d'inverser seulement le sens d'aimantation du noyau doux et non pas celui de l'enveloppe dure, alors les fortes impulsions Wiegand ne se produisent qu'avec une même polarité et on peut alors parler d'une excitation asymétrique du fil Wiegand. Pour cela il faut dans un sens une intensité de champ d'au If a field is able to reverse only the magnetization direction of the soft nucleus and not the hard envelope, then the strong Wiegand pulses occur with the same polarity and then we can speak of an excitation. asymmetrical Wiegand wire. For this it is necessary in a sense a field intensity of
moins 16 A/cm (pour ramener le fil Wiegand à l'état ini- minus 16 A / cm (to bring the Wiegand wire back to
tial) et dans le sens inverse une intensité de champ tial) and in the opposite direction a field intensity
d'environ 80 à 120 A/cm.from about 80 to 120 A / cm.
Il est caractéristique de l'effet Wiegand que les impulsions produites par cet effet sont, quant à It is characteristic of the Wiegand effect that the pulses produced by this effect are, as for
leurs amplitude et largeur, dans une large mesure indé- their amplitude and width, to a large extent inde-
pendantes de la vitesse de variation du champ magnétique pendants of the speed of variation of the magnetic field
extérieur et présentent un rapport signal/bruit élevé. outside and have a high signal-to-noise ratio.
Dans le cadre de l'invention,-peuvent également être utilisés des éléments magnétiques bistables conçus différemment, à condition que ceux- ci comportent deux régions couplées magnétiquement entre elles.et présentant l'une par rapport à l'autre une dureté magnétique (force coercitive) différente et puissent, de manière analogue à des fils Wiegand, servir à la génération d'impulsions par inversion rapide, induite, de l'aimantation de la région magnétique douce. Ainsi, il est décrit par exemple, In the context of the invention, it is also possible to use differently designed bistable magnetic elements, provided that they comprise two regions which are magnetically coupled to one another and which have a magnetic hardness (strength with respect to each other). coercitive) and may, similarly to Wiegand wires, be used for pulse generation by rapid, induced inversion of the magnetization of the soft magnetic region. So, it is described for example,
dans le Brevet allemand no 2 514 131 un noyau de commuta- in German Patent No. 2,514,131 a core of switching
tion magnétique bistable présenté sous la forme d'un fil qui est constitué d'un noyau magnétique dur (par exemple en nickel-cobalt), d'une couche intermédiaire conductrice de l'électricité (par exemple en cuivre) déposée sur le noyau et d'une couche magnétique douce (par exemple en nickel-fer) déposée sur la couche intermédiaire. Une a bistable magnetic core in the form of a wire which consists of a hard magnetic core (for example nickel-cobalt), an electrically conductive intermediate layer (for example made of copper) deposited on the core and a soft magnetic layer (for example nickel-iron) deposited on the intermediate layer. A
autre variante comporte en outre un noyau formé d'un con- Another variant further comprises a core formed of a
ducteur intérieur dépourvu de perméance (par exemple en béryllium-cuivre) sur lequel est alors déposée la couche inner duct devoid of permeance (for example beryllium-copper) on which the layer is deposited
magnétique dure sur laquelle est ensuite déposée la cou- hard magnet on which is then deposited the
che intermédiaire qui est enfin recouverte de la couche intermediate layer which is finally covered with the layer
magnétique douce. Ce noyau de commutation magnétique bis- soft magnetic. This magnetic switching core bis-
table connu génère toutefois des impulsions de commuta- known table, however, generates switching impulses
tion plus faibles que celles générées par un fil Wiegand. smaller than those generated by a Wiegand wire.
Au niveau de l'élément magnétique bistable se superposent le champ magnétique invariable dans le temps At the level of the bistable magnetic element are superposed the invariable magnetic field over time
et le champ magnétique périodique, produit par l'enrou- and the periodic magnetic field, produced by the winding
lement inducteur, pour former un champ magnétique alter- inductor, to form an alternating magnetic field
natif périodique qui amène l'élément magnétique bistable periodic native that brings the bistable magnetic element
à changer périodiquement de polarité magnétique, c'est- to periodically change magnetic polarity, that is,
à-dire à inverser le sens d'aimantation de sa région ma- that is, to reverse the magnetization direction of its ma-
gnétique douce et éventuellement de sa région magnétique dure. Le changement périodique de la polarité magnétique de l'élément magnétique bistable s'effectue brusquement sweet genetics and possibly its hard magnetic region. The periodic change of the magnetic polarity of the bistable magnetic element takes place abruptly
et conduit à la génération d'un train d'impulsions carac- and leads to the generation of a typical train of impulse
téristiques dans l'enroulement détecteur. L'instant de déclenchement de ces impulsions dépend de l'interaction du champ magnétique invariable dans le temps et du champ characteristics in the detector winding. The moment of onset of these pulses depends on the interaction of the invariable magnetic field over time and the field
magnétique périodique puisque, pour déclencher les impul- periodical magnet since, to trigger the impulse
sions, le champ- magnétique alternatif résultant doit, au niveau de l'élément magnétique bistable, excéder dans -6- les deux sens des valeurs de seuil déterminées par les the resulting alternating magnetic field must, at the level of the bistable magnetic element, exceed in both directions the threshold values determined by the
propriétés de l'élément magnétique bistable. Par consé- properties of the bistable magnetic element. As a result
quent, lorsque l'intensité du champ magnétique alternatif when the intensity of the alternating magnetic field
résultant varie, la position de phase des impulsions pro- resultant, the phase position of the pulses pro-
duites, par rapport à la phase du signal de tension exci- tateur périodique, varie également. Le signal de réponse du capteur de déplacement suivant l'invention est donc un of the phase of the periodic excitation voltage signal, also varies. The response signal of the displacement sensor according to the invention is therefore a
train d'impulsions modulées en phase et à amplitude cons- pulse train modulated in phase and at a constant amplitude
tante qui peuvent ensuite, dans un circuit d'évaluation monté en aval, être traitées complémentairement, tant sous forme numérique que sous forme analogique, en which can then, in a downstream evaluation circuit, be processed additionally, both in digital form and in analogue form, in
parfaite-conformité avec la valeur mesurée. perfect-compliance with the measured value.
Pour une amplitude donnée du champ magnétique, périodiquement variable en fonction du temps, produit For a given amplitude of the magnetic field, periodically variable as a function of time, product
par l'enroulement inducteur au niveau de l'élément magné- by the inductor winding at the magnetic element
tique bistable le champ d'action du capteur de déplace- bistable tick the field of action of the displacement sensor
ment est limité dans l'espace à des valeurs de l'intensi- is limited in space to values of intensi-
té du champ magnétique invariable dans le temps qui sont. invariable magnetic field in time that are.
inférieures, au moins de l'intensité de champ nécessaire pour remettre l'élément magnétique bistable à son état less than the field strength necessary to restore the bistable magnetic element to its state
initial (en cas d'excitation asymétrique) ou pour inver- in the case of asymmetric excitation) or for
ser l'aimantation de la région magnétique dure de l'élé- the magnetization of the hard magnetic region of the
ment magnétique bistable (en cas d'excitation symétrique), bistable magnetic resonance (in case of symmetrical excitation),
à l'amplitude du champ magnétique produit par l'enroule- the amplitude of the magnetic field produced by the winding
ment inducteur, puisque dans ce cas seulement le champ magnétique résultant est en mesure d'inverser par voie magnétique la polarité de l'élément magnétique bistable inductive, since in this case only the resulting magnetic field is able to invert by magnetic means the polarity of the bistable magnetic element
après chaque changement de signe. Par remise de l'élé- after each sign change. By handing over
ment magnétique bistable à son état initial il faut en- bistable magnetic resistor in its initial state
tendre le fait d'inverser le sens d'aimantation de la région magnétique douce de façon à faire passer celle-ci de l'orientation parallèle à celle antiparallèle par rapport au sens d'aimantation de la région magnétique dure. L'évaluation du signal de réponse est évidemment particulièrement simple s'il existe autant que possible une relation linéaire entre la position de phase des impulsions de réponse et le changement de position de -7- l'éprouvette. C'est pourquoi il est avantageux que le gradient du champ magnétique invariable dans le temps soit autant que possible constant et que le signal de tension tending to reverse the magnetization direction of the soft magnetic region so as to pass it parallel to the antiparallel orientation with respect to the magnetization direction of the hard magnetic region. Evaluation of the response signal is obviously particularly simple if there is as much as possible a linear relationship between the phase position of the response pulses and the change of position of the specimen. This is why it is advantageous that the gradient of the invariable magnetic field over time is as constant as possible and that the voltage signal
amené à l'enroulement inducteur présente au cours de cha- brought to the inductor winding present during each
que période autant que possible une allure linéaire en that period as much as possible a linear pace in
fonction du temps. Des moyens pour linéariser la distri- function of time. Means to linearize the distribution
bution, dans l'espace, du champ magnétique invariable bution, in space, of the invariable magnetic field
dans le temps font partie de la technique antérieure. in time are part of the prior art.
Le champ magnétique invariable dans le temps peut être obtenu le mieux au moyen d'aimants permanents, bien que des électro-aimants puissent en principe également The time-invariant magnetic field can best be obtained by means of permanent magnets, although electromagnets can in principle also be
être utilisés dans ce but.be used for this purpose.
Afin d'obtenir un champ d'action aussi étendu que possible du capteur de déplacement et afin de faciliter la linéarisation du champ magnétique invariable dans le temps il est recommandable de prévoir, en tant que champ In order to obtain a field of action as wide as possible of the displacement sensor and in order to facilitate the linearization of the invariable magnetic field over time it is advisable to provide, as a field
magnétique invariable dans le temps, un champ qui présen- invariable magnetic field over time, a field that presents
te un passage par zéro (changement de signe) de l'inten- a zero crossing (change of sign) of the inten-
sité de champ magnétique, ce passage par zéro de l'inten- magnetic field, this zero crossing of the inten-
sité de champ étant de préférence situé au milieu du field of view being preferably in the middle of the
champ d'action, dans l'espace, du capteur de déplacement. field of action, in space, of the displacement sensor.
Cet avantage ne peut cependant être pleinement mis à pro- This advantage can not, however, be fully
fit que si en même temps le champ magnétique périodique de l'enroulement inducteur est un champ alternatif, tant le champ magnétique invariable dans le temps que le champ did that if at the same time the periodic magnetic field of the inductive winding is an alternating field, both the magnetic field invariable in time and the field
magnétique alternatif étant de préférence établis symé- alternatively, preferably symmetrically
triquement par rapport à leur passage par zéro respectif. triply with respect to their respective zero crossing.
Ici aussi, le champ d'action, dans l'espace, du Here too, the field of action, in space, of
capteur de déplacement est limité à des valeurs de l'in- displacement sensor is limited to values of the in-
tensité du champ magnétique invariable dans le temps qui magnitude of the invariable magnetic field over time which
sont suffisamment inférieures à l'amplitude du champ ma- are sufficiently smaller than the amplitude of the magnetic field
gnétique alternatif pour qu'une inversion du sens d'ai- alternative genetics so that a reversal of the sense of
mantation puisse encore avoir lieu après chaque change- may still take place after each change
ment de signe. Etant donné qu'un certain écart doit donc de toute façon être respecté entre l'intensité du champ magnétique invariable dans le temps et l'amplitude du champ magnétique alternatif, de bons résultats peuvent 8tre obtenus en utilisant, en tant que signal de tension -8 excitateur pour créer le champ magnétique alternatif, une tension alternative sinusoïdale puisque celle-ci est déjà dans une large mesure linéaire en fonction du temps dans un intervalle important de part et d'autre des passages par zéro. Dans les zones marginales du champ d'action, c'est-à-dire en cas d'utilisation du champ magnétique de sign. Since a certain difference must therefore be respected in any case between the intensity of the invariable magnetic field in time and the amplitude of the alternating magnetic field, good results can be obtained by using, as a voltage signal - 8 exciter to create the alternating magnetic field, a sinusoidal alternating voltage since this is already largely linear as a function of time in a large range on both sides of zero crossings. In the marginal areas of the field of action, that is to say when using the magnetic field of
l'enroulement inducteur au voisinage des valeurs maxima- inductor winding in the vicinity of the maximum values
les passagères de l'intensité du champ magnétique, une correction de défaut de linéarité peut être apportée au signal de réponse par des mesures appropriées sur le plan du montage. Cette correction de défaut de linéarité n'a pas besoin d'être effectuée si l'on utilise dès le départ As transients of the magnetic field intensity, a correction of linearity defect can be made to the response signal by appropriate measurements in terms of mounting. This linearity defect correction does not need to be performed if you use it from the start
un signal de tension en forme de dents de scie pour l'ali- a sawtooth-shaped voltage signal for the power supply
mentation de l'enroulement inducteur. mentation of the inductor winding.
On peut faire fonctionner le capteur de déplace- The displacement sensor can be operated
ment suivant-l'invention dans des conditions d'excitation according to the invention under excitation conditions
asymétrique de l'élément magnétique bistable et cela no- the asymmetric element of the bistable magnetic element and this
tamment lorsque le champ magnétique, périodiquement va- especially when the magnetic field periodically varies
riable dans le temps, produit par l'enroulement inducteur est un champ continu pulsatoire que le champ magnétique invariable dans le temps contrarie de telle façon que le champ magnétique résultant soit un champ alternatif. Pour une amplitude donnée du champ continu pulsatoire, le champ d'action du capteur de déplacement est une fonction de l'intensité du champ magnétique invariable dans le The inductive winding produced by the inductive winding is a pulsating DC field that the invariable magnetic field in time contradicts so that the resulting magnetic field is an alternating field. For a given amplitude of the pulsating DC field, the field of action of the displacement sensor is a function of the intensity of the invariable magnetic field in the
temps au niveau de l'élément magnétique bistable. L'in- time at the bistable magnetic element. Linen-
tensité du champ invariable dans-le temps doit au moins être suffisante pour que le champ alternatif résultant au niveau de l'élément magnétique bistable soit, dans un the invariable field strength in time must at least be sufficient for the resultant alternating field at the bistable magnetic element to be
sens (le sens négatif), au moins assez intense pour pou- meaning (the negative sense), at least quite intense for
voir ramener l'élément magnétique bistable à son état initial, c'est-àdire pour être en mesure de changer l'aimantation de la région magnétique douce de l'élément magnétique bistable de façon que son sens d'aimantation ne soit plus parallèle mais antiparallèle par rapport au sens d'aimantation de la région magnétique dure, et l'intensité du champ invariable dans le temps doit, au see returning the bistable magnetic element to its initial state, that is to say to be able to change the magnetization of the soft magnetic region of the bistable magnetic element so that its direction of magnetization is no longer parallel but antiparallel to the magnetization direction of the hard magnetic region, and the intensity of the invariable field over time must, at
niveau de l'élément magnétique bistable, devenir seule- level of the bistable magnetic element, become
9 _ ment assez élevéepour que l'intensité du champ résultant 9 high enough for the resulting field strength
permette encore de faire passer l'élément magnétique bis- still allow the magnetic element
table à nouveau de l'aimantation antiparallèle à l'aiman- table again from antiparallel magnetization to magnetism
tation parallèle de ses régions, changement au cours du- of its regions, change during the
quel une forte impulsion caractéristique est produite dans l'enroulement détecteur. En cas d'utilisation d'un fil Wiegand en tant qu'élément magnétique bistable il which a strong characteristic impulse is produced in the detector winding. When using a Wiegand wire as a bistable magnetic element
faut, pour la remise de celui-ci à l'état initial, typi- for the delivery of the latter to the initial state,
quement une intensité de champ résultant d'environ - 16 A/cm, alors que pour inverser l'aimantation de façon à obtenir l'orientation parallèle jusque dans le domaine de la saturation il faut typiquement une intensité de champ résultant d'environ 80 à 120 A/cm. Si le minimum indiqué de l'intensité du champ magnétique invariable dans le temps n'est pas atteint, l'élément magnétique bistable ne peut plus être ramené à son état initial par voie magnétique. Si l'intensité du champ invariable dans le temps excède le maximum indiqué, l'aimantation de l'élément magnétique bistable ne peut plus être inversée, malgré sa remise à l'état initial, par voie magnétique, de façon à obtenir l'orientation parallèle; dans les deux cas les impulsions caractéristiques font défaut. Si, toutefois, l'intensité du champ magnétique invariable dans le temps croît, au-delà du maximum indiqué, il peut arriver que le champ magnétique résultant devienne si a field strength resulting from about -16 A / cm, whereas to reverse the magnetization so as to obtain the parallel orientation into the saturation range typically a field strength of about 80 to 120 A / cm. If the indicated minimum of the intensity of the invariable magnetic field in time is not reached, the bistable magnetic element can no longer be brought back to its initial state by magnetic means. If the intensity of the invariable field in time exceeds the maximum indicated, the magnetization of the bistable magnetic element can no longer be reversed, despite its reset, by magnetic means, so as to obtain the orientation parallel; in both cases the characteristic pulses are lacking. If, however, the intensity of the invariable magnetic field in time increases, beyond the maximum indicated, it may happen that the resulting magnetic field becomes so
intense en direction inverse que l'aimantation de la ré- intense in the opposite direction that the magnetization of the re-
gion magnétique dure de l'élément magnétique bistable se trouve inversée et que l'élément magnétique bistable subit alors à nouveau une excitation asymétrique qui conduit cependant à des impulsions de polarité inverse The hard magnetic element of the bistable magnetic element is inverted and the bistable magnetic element is again subjected to asymmetric excitation, which nevertheless leads to pulses of opposite polarity.
dans l'enroulement détecteur.in the detector winding.
Il convient cependant de faire fonctionner le capteur de déplacement de préférence de telle sorte que However, the displacement sensor should preferably be operated so that
l'élément magnétique bistable soit excité symétriquement. the bistable magnetic element is excited symmetrically.
A cet égard, une forme de réalisation avantageuse de In this respect, an advantageous embodiment of
l'invention consiste en ce que le champ magnétique inva- the invention consists in that the magnetic field
riable dans le-temps est établi de façon à présenter à l'intérieur du champ d'action, dans l'espace, du capteur in time is established so as to present, within the field of action, in space, the sensor
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de déplacement un passage par zéro (changement de signe) de son intensité de champ magnétique et en ce que le champ of displacement a zero crossing (change of sign) of its magnetic field strength and in that the field
magnétique, périodiquement variable dans le temps, pro- magnetic, periodically variable in time,
duit par l'enroulement inducteur est un champ alternatif. duit by the inductor winding is an alternating field.
Dans ce cas, il est en outre avantageux que le passage par zéro du champ magnétique invariable dans le temps se situe à peu près au milieu d'un intervalle d'intensité In this case, it is furthermore advantageous that the zero crossing of the invariable magnetic field in time is approximately in the middle of an intensity interval.
de champ à gradient constant, dans l'espace, de l'inten- constant gradient field, in space, of the inten-
sité de champ, et que le champ alternatif produit par l'enroulement inducteur au niveau de l'élément magnétique bistable soit symétrique par rapport aux passages par zéro (changements de signe) périodiques de son intensité de champ. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention l'enroulement inducteur est alimenté avec une tension alternative sinusoïdale. Suivant encore une field of view, and that the alternating field produced by the inductor winding at the bistable magnetic element is symmetrical with respect to periodic zero crossings (sign changes) of its field strength. According to another advantageous characteristic of the invention, the inductor winding is supplied with a sinusoidal alternating voltage. Next one more
autre caractéristique avantageuse de l'invention ltenrou- Another advantageous characteristic of the invention is the
lement inducteur est-alimenté avec une tension alterna- The inductor is supplied with an alternating
tive en dents de scie, les deux flancs de chaque dent présentant une même pente. En cas d'excitation symétrique et pour une amplitude positive et négative donnée du champ magnétique alternatif le champ d'action du capteur de déplacement est limité par le fait qu'au niveau de sawtooth, the two sides of each tooth having the same slope. In the case of symmetrical excitation and for a given positive and negative amplitude of the alternating magnetic field, the field of action of the displacement sensor is limited by the fact that at the level of
l'élément magnétique bistable les amplitudes de l'inten- the bistable magnetic element the amplitudes of the inten-
sité du champ magnétique alternatif résultant sont suf- sity of the resulting alternating magnetic field are suf-
fisantes dans les deux sens pour permettre d'inverser le sens d'aimantation non seulement de la région magnétique douce mais également de la région magnétique dure. Si in both directions to reverse the magnetization direction not only of the soft magnetic region but also of the hard magnetic region. Yes
cette condition est respectée, on obtient dans l'enrou- this condition is respected, we get in the hoist-
lement détecteur un train d'impulsions à signes alternés, la position des impulsions par rapport à la phase du signal de tension excitateur étant représentative de la position, ou du changement de position, de l'éprouvette surveillée. Si la condition indiquée n'est pas respectée, mais l'élément magnétique bistable est amené dans une Detecting a pulse train with alternating signs, the position of the pulses with respect to the phase of the exciter voltage signal being representative of the position, or the change of position, of the test piece being monitored. If the indicated condition is not respected, but the bistable magnetic element is brought into a
zone à plus forte intensité du champ magnétique invaria- zone with the highest intensity of the invariant magnetic
ble dans le temps, alors l'excitation symétrique de time, then the symmetric excitation of
l'élément magnétique bistable devient d'abord une exci- the bistable magnetic element first becomes an exciter
tation asymétrique de l'élément magnétique bistable de sorte que les impulsions d'une polarité ne se produisent asymmetric tapping of the bistable magnetic element so that pulses of one polarity do not occur
plus dans l'enroulement détecteur, la polarité des impul- more in the detector winding, the polarity of the pulses
sions qui continuent à se produire étant fonction du sens dans lequel le champ d'action de l'excitation symétrique which continue to occur depending on the direction in which the field of action of symmetric excitation
est dépassé.is exceeded.
Il est recommandable de linéariser le champ d'ac- It is advisable to linearize the field of
tion de l'excitation symétrique de l'élément magnétique bistable. En cas de franchissement du seuil marquant le passage de l'excitation symétrique à celle asymétrique, symmetrical excitation of the bistable magnetic element. In the event of crossing the threshold marking the transition from the symmetrical to the asymmetrical excitation,
le circuit d'évaluation à connecter à l'enroulement détec-- the evaluation circuit to connect to the winding detec--
teur peut avantageusement être réalisé de façon qu'il délivre un signal d'avertissement qui indique le fait que le champ d'action linéaire du capteur de déplacement se trouve dépassé et le sens dans lequel ce dépassement Advantageously, it can be produced in such a way that it delivers a warning signal which indicates that the linear field of action of the displacement sensor is exceeded and the direction in which it is exceeded.
se produit.occurs.
Le fait de savoir si l'élément magnétique bista- Whether the bistatic magnetic element
ble est au repos et le champ magnétique invariable dans le temps se déplace ou inversement, est sans importance ble is at rest and the invariable magnetic field in time moves or conversely, is unimportant
pour le principe de fonctionnement du capteur de dépla- for the operating principle of the displacement sensor
cement; les deux cas sont possibles. Le déplacement du cement; both cases are possible. The displacement of the
champ magnétique invariable dans le temps peut être obte- invariable magnetic field over time can be obtained
nu en déplaçant les aimants produisant ce champ mais peut également être obtenu, dans le cas d'aimants fixes, naked by moving the magnets producing this field but can also be obtained, in the case of fixed magnets,
en déplaçant des éléments conducteurs ferromagnétiques. by moving ferromagnetic conductive elements.
L'enroulement inducteur et l'enroulement détec- The inductor winding and the winding detect
teur peuvent en principe être disposés à côté de l'élé- may in principle be arranged next to the
ment magnétique bistable si cela permet de réaliser un couplage magnétique suffisant avec l'élément magnétique bistable. Cependant, tant l'enroulement inducteur que l'enroulement détecteur sont de préférence directement placés autour de l'élément magnétique bistable. Afin d'obtenir des signaux avec un bon rendement il est en bistable magnetic element if this makes it possible to achieve sufficient magnetic coupling with the bistable magnetic element. However, both the inductor winding and the detector winding are preferably directly placed around the bistable magnetic element. In order to obtain signals with a good performance it is in
outre avantageux d'utiliser en tant qu'élément magnéti- It is also advantageous to use as a magnetically
que bistable un fil Wiegand.that bistable a wire Wiegand.
De plus, il est avantageux que les deux champs magnétiques qui-se superposent présentent, au niveau de l'élément magnétique bistable, des lignes de champ s'étendant parallèlement, de préférence parallèlement à 12 - In addition, it is advantageous for the two superimposed magnetic fields to have, at the level of the bistable magnetic element, field lines extending in parallel, preferably parallel to 12 -
l'axe longitudinal de l'élément magnétique bistable. the longitudinal axis of the bistable magnetic element.
Des capteurs de déplacement transforment habituel- Displacement sensors usually transform
lement des déplacements linéaires, c'est-à-dire des chan- linear movements, that is to say changes in
gements de position effectués linéairement, en un signal de sortie. Dans le présent cas, il est également possible d'utiliser le capteur de déplacement en tant que capteur linearly performed positional gears into an output signal. In this case, it is also possible to use the displacement sensor as a sensor
d'angle de rotation. Cela suppose que le champ magnéti- angle of rotation. This assumes that the magnetic field
que invariable dans le temps présente, dans un intervalle that invariable in the present time, in an interval
angulaire azimutal correspondant, un gradient de l'inten- azimuthal angle, a gradient of the inten-
sité de champ en direction azimutale, lequel gradient doit être, de manière analogue au cas d'un capteur de field of view in the azimuthal direction, which gradient should be analogous to the case of a
déplacement linéaire, de préférence constant dans l'inter- linear displacement, preferably constant in the
valle angulaire azimutal (champ d'action) correspondant, corresponding azimuthal angular range (field of action),
et lié à un passage par zéro de l'intensité de champ. and linked to a zero crossing of field strength.
Deux exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci-dessous et représentés très schématiquement aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 représente, dans son principe, la Two exemplary embodiments of the invention are described below and shown very schematically in the accompanying drawings in which: FIG. 1 represents, in principle, the
construction d'un capteur de déplacement suivant l'in- construction of a displacement sensor according to the in-
vention; - La figure 2 représente l'allure d'un champ magnétique, invariable dans le temps, qui convient au capteur de déplacement; - Za figure 3 illustre la position de phase des vention; FIG. 2 represents the shape of a magnetic field, invariable in time, which is suitable for the displacement sensor; - Za Figure 3 illustrates the phase position of
* impulsions de réponse dans le cas o l'enroulement in-* response pulses in the case where the winding in-
ducteur est excité avec une tension alternative sinusol- driver is excited with a sinusoidal alternating
dale et le fil Wiegand est disposé au niveau du passage par zéro du champ magnétique invariable dans le temps; - Za figure 4 est une représentation analogue à celle de la figure 3, le fil Wiegand ayant été déplacé dale and Wiegand wire is disposed at the zero crossing of the invariable magnetic field in time; - Za Figure 4 is a representation similar to that of Figure 3, the Wiegand wire has been moved
en dehors du passage par zéro du champ magnétique inva- outside the zero crossing of the invasive magnetic field
riable dans le temps; et - Zes figures 5 et 6 sont des représentations analogues à celles des figures 3 et 4 avec toutefois cette différence qu'une tension alternative en forme de reliable in time; and FIGS. 5 and 6 are representations similar to those of FIGS. 3 and 4 with however the difference that an alternating voltage in the form of
dents de scie est utilisée pour l'excitation de l'enrou- sawtooth is used for the excitation of the hoist
lement inducteur.inductor.
Le capteur de déplacement représenté sur la The displacement sensor shown on the
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figure 1 est constitué par un fil Wiegand 1 formant élé- FIG. 1 is constituted by a Wiegand wire 1 forming
ment magnétique bistable, un enroulement inducteur 3 relié à une source de tension alternative 4 et qui, de même qu'un enroulement détecteur 2, entoure directement le fil Wiegand, un circuit d'évaluation 8 faisant suite à l'enroulement détecteur 2 et qui détermine la nature bistable magnetic field, an inductor winding 3 connected to an AC voltage source 4 and which, like a detector winding 2, directly surrounds the Wiegand wire, an evaluation circuit 8 following the detector winding 2 and which determines the nature
et la position de phase des impulsions de tension pro- and the phase position of the voltage pulses pro-
duites dans l'enroulement détecteur 2, ainsi que par deux barreaux aimantés 6 et 7 qui s'étendent parallèlement au picked up in the detector winding 2, as well as by two magnetized bars 6 and 7 which extend parallel to the
fil Wiegand 1 de part et d'autre de celui-ci et présen- wire Wiegand 1 on either side of it and present
tent des sens d'aimantation antiparallèles l'un par rap- antiparallel magnetization senses, one
port à l'autre, de sorte que le champ magnétique 5 qui port to another, so that the magnetic field 5 which
s'établit entre les deux aimants 6 et 7 présente un pas- between the two magnets 6 and 7 is a step
sage par zéro, c'est-à-dire qu'il se produit une inver- wise by zero, that is, an inversion occurs
sion de sens du flux magnétique. A condition que les direction of the magnetic flux. Provided that
deux aimants 6 et 7 présentent une même intensité d'ai- two magnets 6 and 7 have the same intensity of
mantation et que le champ magnétique 5 ne soit pas défor- the magnetic field 5 is not deformed.
mé par des influences extérieures, ce passage par zéro by external influences, this passage by zero
de l'intensité de champ magnétique se trouve centrale- of the magnetic field strength is central-
ment entre les deux aimants-:6 et 7. L'allure de l'inten- sité HM(s) d'un tel champ magnétique est représentée sur between the two magnets-: 6 and 7. The speed of the HM (s) intensity of such a magnetic field is represented on
la figure 2 o s désigne la distance entre les deux ai- Figure 2 where s denotes the distance between the two
mants 6 et 7 le long d'une droite.mants 6 and 7 along a line.
Si l'enroulement inducteur 3 est alimenté avec If the inductor winding 3 is powered with
une tension alternative sinusoïdale, l'enroulement induc- a sinusoidal alternating voltage, the inductive winding
teur 3 produit un champ magnétique approximativement sinusoïdal dans le temps, lequel champ varie, au niveau du fil Wiegand, conformément à la formule (I) Hws = Hws. sin ut 3 produces an approximately sinusoidal magnetic field in time, which field varies, at the Wiegand wire, according to the formula (I) Hws = Hws. sin ut
ou Hws représente l'intensité du champ magnétique alter- or Hws represents the intensity of the alternating magnetic field
natif au niveau du fil Wiegand 1, Hws l'amplitude de ce native at wire level Wiegand 1, Hws the amplitude of this
champ, t le temps et w la pulsation de la ten- field, t the time and w the pulsation of the
sion alternative excitatrice. Si, au niveau du fil Wiegand 1, le champ magnétique alternatif Hws agit seul exciter alternative. If, at wire Wiegand 1, the alternating magnetic field Hws acts alone
et que l'amplitude de celui-ci soit supérieure à l'in- and that the amplitude of the latter is greater than
tensité de champ HS (figure 3) nécessaire pour inverser l'aimantation du fil Wiegand 1 de façon symétrique HS field strength (FIG. 3) required to invert the magnetization of the Wiegand wire 1 symmetrically
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(II) ilws > Hs(II) ilws> Hs
(HS étant dans le cas de fils Wiegand compris dans l'in- (HS being in the case of Wiegand wires included in the
tervalle de + (80 à 120) A/cm), alors il se produit, pour range from + (80 to 120) A / cm), then it occurs, for
une intensité de champ Hp déterminée inférieure à l'in- a determined field strength Hp less than
tensité de champ Hs, les impulsions Wiegand 9, prononcées field strength Hs, Wiegand pulses 9, pronounced
et caractéristiques qui sont indiquées sur la figure 3. and features that are shown in Figure 3.
Pour l'intensité de champ Hp l'aimantation du noyau ma- For the field strength Hp the magnetization of the master nucleus
gnétique doux du fil Wiegand 1 s'inverse de façon à pas- The gentle genetics of the Wiegand 1 thread are reversed in such a way that
ser de l'orientation antiparallèle à celle parallèle. be from antiparallel to parallel orientation.
Pour l'intensité de champ Hs se trouve ensuite inversé le sens d'aimantation de l'enveloppe magnétique dure du fil Wiegand. Cela provoque dans l'enroulement détecteur 2 également une impulsion qui est cependant beaucoup plus faible que l'impulsion 9 se produisant pour l'intensité For the field strength Hs is then reversed the magnetization direction of the hard magnetic envelope Wiegand wire. This causes in the detector winding 2 also a pulse which is however much weaker than the pulse 9 occurring for the intensity
de champ Hp et n'est plus prise en considération ci-des- Hp field and is no longer considered below.
sous. Cette impulsion peut être supprimée par un simple under. This impulse can be suppressed by a simple
circuit discriminateur.discriminator circuit.
Les impulsions Wiegand 9 se produisent en l'ab- Wiegand pulses 9 occur in the ab-
sence du champ 5 (HM = 0) dans les positions de phase O t1 et Xo t1 +e. Ceci correspond au cas o le fil Wiegand 1 est situé exactement au niveau du passage par zéro du sence of the field 5 (HM = 0) in the phase positions O t1 and Xo t1 + e. This corresponds to the case where the wire Wiegand 1 is located exactly at the zero crossing of the
champ magnétique 5 (HM = 0).magnetic field 5 (HM = 0).
Si à présent le fil Wiegand 1 est déplacé dans le champ magnétique 5 suivant la double flèche 10 en direction de l'un ou l'autre des aimants 6 et 7, alors il se superpose au champ alternatif Hws = Hws. sin X t un champ continu HM (s) de sorte que le champ magnétique alternatif HWS se trouve "relevé" ou "abaissé" selon que le fil Wiegand est déplacé en direction de l'un ou de l'autre des aimants 6 et 7. Les conditions modifiées ainsi obtenues peuvent être lues sur la figure 4 qui indique l'allure du champ magnétique résultant dans le temps.: If now the wire Wiegand 1 is moved in the magnetic field 5 along the double arrow 10 in the direction of one or other of the magnets 6 and 7, then it is superimposed on the alternating field Hws = Hws. sin X t a continuous field HM (s) so that the alternating magnetic field HWS is "raised" or "lowered" depending on whether the wire Wiegand is moved towards one or the other of the magnets 6 and 7 The modified conditions thus obtained can be read in FIG. 4 which indicates the shape of the magnetic field resulting in time:
(III) H = HWS HM(III) H = HWS HM
Les impulsions Wiegand 9 se produisent à présent Wiegand 9 pulses now occur
dans des positions de phase w t2 et w t3 qui, par rap- in phase positions w t2 and w t3 which, with respect to
port aux positions de départ w t1 et w t1 + à, se trou- port to the starting positions w t1 and w t1 + to, are
vent décalées en direction de la valeur maximale de offset in the direction of the maximum value of
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l'intensité de champ, laquelle valeur est située entre ces positions de départ au niveau de la position de phase w/2. Tant que HW<<Hws, le changement de la position de phase des impulsions Wiegand 9 a lieu dans l'intervalle o l'intensité de champ HWs ou HWS - HM varie linéaire- the field strength, which value is located between these starting positions at the phase position w / 2. As long as HW << Hws, the change of the phase position of the Wiegand pulses 9 takes place in the interval where the field strength HWs or HWS-HM varies linearly.
ment en fonction de la phase m t.depending on the phase m t.
Si l'on désire obtenir, dans toute la gamme de phases, une relation linéaire entre la position de phase If it is desired to obtain, throughout the phase range, a linear relation between the phase position
des impulsions Wiegand 9 et le champ magnétique HM inva- Wiegand pulses 9 and the magnetic field HM inva-
riable dans le temps, cela peut se faire en utilisant in time, this can be done by using
une tension alternative en dents de scie pour l'alimen- an alternating sawtooth voltage for the power supply
tation de l'enroulement inducteur 3. Le champ magnétique of the inductor winding 3. The magnetic field
Hsz de l'enroulement inducteur 3 présente alors égale- Hsz of the inductor winding 3 then also
ment une allure approximativement en dents de scie (figure 5). Tant que le fil Wiegand 1 se trouve au niveau du passage par zéro du champ S (HM = 0), invariable dans at approximately sawtooth (Figure 5). As long as the wire Wiegand 1 is at the zero crossing of the field S (HM = 0), invariable in
le temps, les impulsions Wiegand 9 présentent les posi- the time, the Wiegand pulses 9 present the posi-
tions de phase m t4 etm t4 + w (figure 5). Si un champ phase m t4 and m t4 + w (Figure 5). If a field
continu HM se superpose au champ alternatif Hsz par sui- HM is superimposed on the Hsz alternating field by
te d'un déplacement du fil Wiegand 1 suivant la double flèche 10, alors les positions de phase des impulsions Wiegand 9 se déplacent vers les valeurs X t5 et < t6 qui sont décalées par rapport aux positions de phase initiales w t4 et t4 + w en direction de la valeur As a result of a displacement of the wire Wiegand 1 along the double arrow 10, then the phase positions of the Wiegand pulses 9 move towards the values X t5 and <t6 which are shifted with respect to the initial phase positions w t4 and t4 + w in the direction of value
maximale, située dans la position de phase 4/2, de l'in- maximum, located in the phase 4/2 position, of the
tensité de champ, ce déplacement des positions de phase étant proportionnel à l'intensité du champ HM: (IV) w (t - t4) = K1. HM (V) w (t4 + e - t6) = K2. HM o les constantes K1 et K2 dépendent de la pente des deux flancs de chaque dent de scie du champ magnétique field strength, this displacement of the phase positions being proportional to the intensity of the HM field: (IV) w (t - t4) = K1. HM (V) w (t4 + e - t6) = K2. HM o the constants K1 and K2 depend on the slope of the two sides of each saw tooth of the magnetic field
alternatif. Si, comme c'est le cas dans l'exemple repré- alternative. If, as is the case in the example
senté, les deux flancs présentent des pentes semblables, the two flanks have similar slopes,
alors K1 = K2 et les impulsions Wiegand 9 des deux pola- then K1 = K2 and the impulses Wiegand 9 of the two pol-
rités subissent un même déphasage qui varie linéairement have the same phase shift which varies linearly
en fonction de-l'intensité du champ HM. depending on the intensity of the HM field.
Si l'on linéarise en outre encore la distribu- If we further linearize the distribution
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tion locale du champ magnétique HM de sorte que: (VI) HM = K3. s localization of the magnetic field HM so that: (VI) HM = K3. s
o K est une constante, alors le déphasage des impul- o K is a constant, so the phase shift of the impulses
sions Wiegand 9 varie également linéairement en fonction du déplacement A s dans le champ magnétique 5. L'excitation du fil Wiegand 1 est symétrique tant que: (VII) HM < IWS - HS (figure 3) ou (VIII) HM < HSZ- Hs (figure 5) Si ces valeurs sont dépassées, l'excitation devient asymétrique de sorte qu'une impulsion Wiegand Wiegand 9 also varies linearly as a function of the displacement A s in the magnetic field 5. The excitation of the wire Wiegand 1 is symmetrical as long as: (VII) HM <IWS - HS (FIG. 3) or (VIII) HM <HSZ- Hs (Figure 5) If these values are exceeded, the excitation becomes asymmetric so that a Wiegand pulse
sur deux se trouve supprimée et que les impulsions res- out of two is suppressed and the impulses remain
tantes ne présentent donc plus qu'une polarité. aunts therefore have only one polarity.
L'excitation asymétrique prend fin lorsque: (VIIa) HM - > HWs - HR ou (VIIIa) HM > HWS- HR o HR représente l'intensité de champ (environ 16 A/cm) The asymmetric excitation ends when: (VIIa) HM -> HWs - HR or (VIIIa) HM> HWS-HR o HR represents the field strength (about 16 A / cm)
nécessaire pour remettre le fil Wiegand à son état ini- necessary to return the Wiegand wire to its original state
tial par voie magnétique.tial by magnetic means.
La valeur limite déduite de la relation (VII) The limit value deduced from relation (VII)
est représentée sur la figure 2. A partir de cette va- is shown in Figure 2. From this
leur limite se détermine le champ d'action Shdu capteur their limit is determined the field of action Shdu sensor
de déplacement.of displacement.
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