FR2508203A1 - Dispositif de transduction magnetoresistant de lecture d'informations codees a faible densite - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DE TRANSDUCTION MAGNETORESISTANT DE LECTURE D'INFORMATIONS CODEES COMPRENANT UNE PLURALITE DE MAGNETORESISTANCES MRI A MRI DISPOSE EN REGARD DE CELLES-CI ET UN DISPOSITIF D'AIMANTATION DAI. SELON L'INVENTION, LE DISPOSITIF DE TRANSDUCTION MAGNETORESISTANT EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UNE GRILLE EN MATERIAU MAGNETIQUE NON REMANENT GMI A ELEMENTS PARALLELES EFI A EFI DISPOSES ENTRE LE DISPOSITIF D'AIMANTATION ET LES MAGNETORESISTANCES. DISPOSITIF DE TRANSDUCTION APPLICABLE A LA LECTURE D'INFORMATIONS CODEES A TRES FAIBLE DENSITE, PLUS PARTICULIEREMENT UTILISE DANS LES MACHINES A AFFRANCHIR.

Description

DISPOSITIF DE TRANSDUCTION NIAG\ETORESISTANT DE LECTURE

D'INFORMATIONS CODEES A FAIBLE DENSITE

La présente invention concerne un dispositif de transduction magnétorésistant de lecture d'informations codées à faible densité On l'utilise plus particulièrement, dans les machines à affranchir, pour détecter et vérifier si les informations imprimées par ces dernières sur le courrier que l'on cherche à affranchir,sont conformes aux ordres d'impression qui lui ont été donnés Dans les grandes entreprises,les grandes administrations, et plus généralement dans tous les lieux o s'exerce une activité économique et/ou sociale de l'homme, et o le courrier traité et expédié est très important en nombre,

il est impossible d'affranchir celui-ci de manière tradition-

nelle, c'est-à-dire au moyen de timbres En lieu et place de ceux-ci, on imprime la valeur de l'affranchissement

directement sur ce courrier Ainsi, pour une valeur d'affran-

chissement de trois francs par exemple, on ne met pas un timbre de trois francs sur la lettre qu'on cherche à expédier, mais on imprime la valeur 3,00 sur cette lettre

L'opération qui consiste à imprimer les valeurs d'affranchis-

sement du courrier est effectuée au moyen de "machines à affranchir" celles-ci sont désormais bien connues et largement utilisées- Elles sont par exemple fabriquées par la société SECAP 21, quai Legaflt à BOULOGNE BILLANCOURT *FRANCE Dans ces machines, les valeurs d'affranchissement imprimées peuvent comporter jusqu'à quatre chiffres, dont deux sont placés avant la virgule et deux placés après Le principe des machines à affranchir est relativement

simple Ces machines comportent un arbre tournant dans le -

quel sont pratiquées une pluralité de rainures dont l'axe de symétrie est parallèle aux génératrices de l'arbre Dans ces rainures sont disposées des tiges dont la longueur est supérieure à celles de l'arbre Il y a autant de tiges que

la valeur d'affranchissement comporte de chiffres, c'est-à-

dire quatre A l'une de ses extrémitéschaque tige est solidaire d'une première roue comportant à sa périphérie une pluralité d'ergots, en nombre égal au nombre de caractères, et pouvant entrer chacun en contact avec cette extrémité Cette roue est elle -même solidaire d'une seconde roue portant à sa périphérie dix caractères d'impression correspondant aux chiffres compris entre O et 9,chaque caractère étant associé à un ergot donné de la première roue Chacune des quatre tiges peut coulisser à l'intérieur de la rainure dans laquelle elle est placée A cet effet, elle comporte, sur sa seconde extrémité opposée à celle qui est en contact avec

la roue portant les ergots, une crémaillère Chacune des cré-

maillères est associée et commandée par une roue codeuse à barillet.

Pour imprimer l'un des quatre chiffres d'une valeur d'affranchisse-

ment, on fait tourner la roue codeuse correspondante jusqu'à ce que

le déplacement de la tige associée fasse tourner la roue porte-

caractères d'impression d'un angle tel que le caractère corres-

pondant au chiffre que l'on cherche à imprimer vienne en contact

avec la lettre à affranchir et imprimer ainsi le chiffre voulu.

Il importe cependant de vérifier si le chiffre qui est réellement imprimé correspond au chiffre que l'on a commandé d'imprimer au moyen de la roue codeuse

Pour permettre cette vérification, chaque tige est munie d'un en-

semble d'encoches définissant un ensemble de trous et de dents.

De préférence, les quatre tiges sont identiques, c'est-à-dire comportent la même combinaison de trous et de dents L'ensemble des quatre tiges est associé à un dispositif de transduction qui est fixe Chaque fois qu'un chiffre donné est imprimé, la tige occupe à

l'intérieur de la rainure une position différente Le dispo-

sitif de transduction étant fixe, on voit que, lorsque l'une des

quatre tiges est disposée en face de lui, le dispositif de trans-

duction voit une combinaison différente de trous et de dents sui-

vant la position occupée par la tige En d'autres termes, selon la position qu'occupe la tige à l'intérieur de la rainure, le dispositif de transduction x-oit devant lui dix combinaisons possibles différentes de trous et de dents De préférence, le dispositif de transduction pour chaque combinaison de trous et de dents, délivre un ensemble de cinq signaux Aux dix combinaisons différentes de trous et de dents, correspondent naturellement dix ensembles différents de cinq signaux,qui constituent donc un mode A un trou correspond un signal d'une première nature (par exemple une impulsion positive) A une dent correspond un signal de seconde nature (par exemple une impulsion de valeur nulle) On voit donc que le dispositif de transduction délivre un ensemble de cinq signaux binaires Généralement cet ensemble de cinq signaux binaires est décodé par un circuit électronique approprié permettant à l'opérateur de la machine à affranchir de vérifier si le chiffre qui est imprimé par la machine est bien le chiffre qu'il avait commandé d'imprimer Dans la pratique courante, les dispositifs de transduction utilisés dans les machines à affranchir sont des dispositifs de transduction à magnétorésistances On rappelle qu'une magnétorésistance est un élément constitué d'un matériau magnétique dont la résistance électrique R varie en fonction du champ magnétique auquel il est soumis

-ces magnétorésistances sont disposées sur un substrat en matiè-

re électriquement isolante On considère une magnétorésistance de mesure R branchée aux bornes d'un générateur de courant qui débite un courant d'intensité I circulant dans le sens de la longueur de celle-ci Lorsque cette magnétorésistance est soumise à un champ magnétique H, celui-ci provoque une variation à R de sa résistance, d'o une variation V = I x AR à ses bornes ce qui donne

A V/V =e R/R o a R/R est appelé "coefficient de magnétorésis-

tance " On voit donc que la variation de tension recueillie aux bornes de la magnétorésistance est d'autant plus importante que la résistance R est grande

Le signal électrique recueilli aux bornes d'une magnétorésis-

tance est seulement fonction de la valeur du champ il auquel elle est soumise On rappelle que l'on désigne sous le rom de 'perméabilité magnétique initialed'un matériau magnétique" le rapport entre B et H, c'est-à-dire entre l'induction magnétique et le champ magnétique lui-même lorsque B et H sont voisins de zéro et ce, sur la courbe de première aimantation (On O rappelle que la courbe de première aimantation est la courbe qui donne la variation de B en fonction de H lorsque on soumet la magnétorésistance à un champ magnétique d'aimantation, et ce à partir d'un état magnétique initial du matériau défini

par B et H voisins-de zéro) En d'autres termes, la perméa-

bilité magnétique initiale du matériau magnétique est égale à la pente de la courbe de première aimantation au voisinage du point B = O et H = O.

On rappelle d'autre part, qu'un matériau magnétiquement aniso-

0 trope situé dans un plan, ce qui signifie que son épaisseur est très inférieure à sa longueur et également à sa largeur

présente dans celui-ci deux directions privilégiées de magné-

tisation (ou d'aimantation) généralement perpendiculaires

l'une à l'autre L'une d'elles est appelée "direction de faci-

le aimantation" alors que l'autre est appelée "direction de difficile aimantation " La perméabilité initiale du matériau dans la direction de difficile aimanation est très supérieure à la perméabilité initiale du matériau dans la direction de facile aimantation Dans la pratique courante, les dispositifs de transduction à magnétorésistances utilisés dans les machines à affranchir comprennent cinq magnétorésistances dont la longueur est très supérieure à la largeur et qui sont toutes alignées c'est-à-dire qui ont la même direction et sont disposées sur une même droite Ce sont des magnétorésistances dites "en couches épaisses" c'est-àdire qui ont des dimensions de l'ordre de grandeur suivante: la longueur L est de l'ordre de 10 millimètres, alors que la largeur 1 et l'épaisseur e sont de l'ordre de 2 millimètres Ces cinq magnétorésistances alignées sont disposées sur un substrat en matière plastique à l'intérieur de petites fenêtres pratiquées dans ce substrat Ce dernier est disposé lui- même sur un dispositif d'aimantation par exemple constitué

par un aimant permanent, le plus souvent de forme parallèlé-

pipédique Le fonctionnement d'un tel dispositif de transduction est le

suivant: on considère une seule magnétorésistance, le fonc-

tionnement étant identique sur chacune d'entre elles Lorsque la magnétorésistance est disposée devant une dent de la tige qui est disposée en face d'elle, le champ magnétique auquelle elle est soumise est égal à H 1 Supposons ce dernier positif La résistance de la magnétorésistance est alors R Lorsque cette même magnétorésistance se trouve disposée en regard d'un trou, elle est soumise à un champ H 2 toujours positif mais inférieur à H 1 On voit que lorsque l'on passe d'un trou à une dent, il y a une variation de champ magnétique H =(H 2 H 1) négative provoquant une variation positive de résistance de la magnétorésistance, à savoir R, la résistance de la magnétorésistance étant alors R 2 = R 1 +A R. Il y a donc une variation de tension V =A R x I aux bornes de la magnétorésistance Il est clair que la variation de

champ magnétique H 1-H 2 est d e essentiellement à la déforma-

tion des lignes de champ magnétique créées par le dispositif d'aimantation, lorsque l'on passe de la dent au trou, la perméabilité du milieu magnétique constituant la dent étant évidemment différente de la perméabilité de l'air qui remplitle trou En d'autres termes, lorsque l'on passe

d'une dent à un trou, la magnétorésistance délivre une im-

pulsion de tension & V positive Il est clair qu'inversement, lorsque l'on passe d'un trou à une dent, la magnétorésistance délivre une impulsion de tension négative Il est donc aisé de reconnaître, au moyen de circuits électroniques appropriés, si la magnétorésistance est disposée en regard soit d'un trou soit d'une dent De tels dispositifs de transduction magnétorésistants sont relativement coûteux parce qu'ils nécessitent plusieurs processus de fabrication successifs correspondant au dépôt de chacun des magnétorésistances Il faut de plus un montage mécanique très précis pour placer chacune des magnétorésis- tances à l'intérieur de la fenêtre o elle est située On préfère donc désormais, utiliser des magnétorésistances

en couches minces de très faible épaisseur (quelques centai-

nes d'angstrdms à quelques microns) Toutefois, on montre que le signal délivré par chaque magnétorésistance,en réponse au champ magnétique auquel elle est soumise, diminuée de façon

sensible en fonction ce la distance qui sépare la magnéto-

résistance de la tige de l'arbre en face de laquelle elles se trouvent Il est donc nécessaire que cette distance soit relativement faible Dans ces conditions, le dispositif d'aimantation du dispositif de transduction magnétorésistant étant commun à l'ensemble des magnétorésistances et la

distance entre la magnétorésistance et la tige portant l'en-

semble de trous et de dents étant relativement faible, il se produit alors des interactions entre les différents champs magnétiques auxquels sont soumises ces magnétorésistances

En d'autres termes, on dit que les différents champs magné-

tiques auxquels sont soumises les magnétorésistances ne sont pas indépendants et qu'il y a diaphonie des signaux délivrés par chacune des magnétorésistances L'objet de l'invention est de remédier au problème de la diaphonie entre les différentes magnétorésistances en créant

une pluralité de champs magnétiques (cinq,-dans'le cas pré-

sent) fortement indépendants les uns des autres, c'est-à-

dire sans interactions les uns sur les autres, et ce à partir d'une source unique de champ magnétique, à savoir le dispositif d'aimantation constitué par un aimant permanent Ceci est obtenu en disposant entre le dispositif d'aimantation et les magnétorésistances une grille magnétique en matériau magnétique non rémanent constitué d'une pluralité d'éléments parallèles, en nombre égal au nombre de magnétorésistances, et qui focalise le champ magnétique au niveau de celles-ci On rappelle qu'un matériau magnétique non rémanent est un matériau magnétique qui prend en chacun de ces points une ceratine aimantation, lorsqu'il est soumis à un champ magnétique extérieur, et qui perd cette même aimantation

lorsque ce champ magnétique extérieur ne lui est plus appli-

qué Le dispositif de transduction magnétorésistant de lecture d'informations codées selon l'invention comprend une pluralité de magnétorésistances disposées en regard de celles-ci, et ayant même direction, un dispositif d'aimantation produisant un champ magnétique dont la valeur -au niveau de chacune des magnétorésistances est fonction de la valeur de l'information codée en regard de cette dernière et

caractérisé en ce qu'il comprend une grille en matériau magné-

tique non rémanent à éléments parallèles, disposée entre le dispositif d'aimantation et les magnétorésistances, un élément étant associé à chaque magnétorésistance, chacun des éléments focalisant au niveau de chaque magnétorésistance le champ magnétique créé par le dispositif d'aimantation,

les champs magnétiques auxquels sont soumises les magnéto-

résistances soient indépendants les uns des autres L'invention concerne également un dispositif de génération de champ magnétique comprenant un dispositif d'aimantation produisant un champ magnétique caractérisé en ce qu'il comporte une grille en matériau magnétique non rémanent comprenant une pluralité d'éléments parallèle focalisateurs du champ magnétique créé par le dispositif d'aimantation, associée dispositif d'aimantation de manière à produire au voisinage immédiat des éléments, une pluralité de champs magnétiques indépendants les uns des autres D'aures caractéristiques et avantages de la présente invention

apparaîtront dans la description suivante donnée à titre

d'exemple non limitatif et en se référant aux figures annexées.

Sur ces dessins la figure 1, est une vue de trois-quart en perspective montrant un dispositif de transduction magnétorésistant selon l'art antérieur utilisé dans les machines à affranchir

dont il n'a été représenté que l'arbre portant les différen-

tes tiges correspondantes à chacun des chiffres significatifs de la valeur à affranchir qu'on cherche à imprimer sur les documents à affranchir; la figure 2, est une vue de trois-quart en perspective montrant l'une des tiges Ti de l'arbre de la machine à affranchir représentée à la figure 1; la figure 3,est une vue de trois-quart en perspective montrant la disposition relative de la tige Ti et des cinq

magnétorésistances du dispositif de transduction magnétorésis-

tant selon l'art antérieur, lorsque la tige Ti est disposée en regard de ces cinq magnétorésistances; la figure 4, est une vue en coupe, située dans le plan de symétrie de la tige Ti montrant les cinq magnétorésistances disposées en regard de l'ensemble de trous et de dents de la tige Ti; la figure 5, montre le principe de fonctionnement d'une magnétorésistance en matériau magnétique anisotrope;

la figure 6,rappelle la courbe de variation d'une magnétoré-

sistance en matériau magnétique anisotrope, en fonction du champ magnétique qui lui est appliqué dans la direction de son axe de difficile aimantation; la figure 7, est une courbe qui représente la variation du champ magnétique appliqué dans la direction de difficile aimantation des magnétorésistancesdu dispositif de transduction

magnétorésistant selon l'art antérieur, entre deux magnéto-

résistances voisines, selon la direction de la longueur

des deux magnétorésistances, cette courbe de variation permet-

tant de mieux comprendre les inconvénients du dispositif de transduction magnétorésistant selon l'art antérieur; la figure 8, est une vue de troisquart en perspective montrant le dispositif de transduction magnétorésistant selon l'invention, placé en regard de l'arbre d'unemachine à affranchir; la figure 9, montre une vue de trois-quart en perspective le dispositif de génération du champ magnétique du dispositif de transduction magnétorésistant selon l'inv ention; la figure 10, est une vue de face montrant la disposition relative des magnétoréstances du dispositif de magnétorésistances selon l'invention et des différentes éléments focalisateurs de la grille magnétique du dispositif de génération de champ magnétique montré à la figure 9; la figure 11, montre comment le champ magnétique est appliqué à deux des cinq magnétorésistances du dispositif de transduction selon l'invention; la figure 12, montre une courbe de variation donnant la répartition du champ magnétique entre deux magnétorésistances voisines du dispositif de transduction magnétorésistant selon l'invention, selon une direction qui est celle de la longueur des deux magnétorésistances Afin de mieux comprendre comment est constitué le dispositif de transduction magnétorésistant selon l'invention, il est nécessaire de faire quelques rappels, d'une part sur les

principes de fonctionnement des machines à affranchir illus-

trés par les figures 1 à 4 et d'autre part sur les dispositifs

de transduction magnétorésistants selon l'art antérieur utili-

sés dans ces machines, illustrés par les figures 5,6 et 7.

On considère les figures 1 à 4 qui représentent l'arbre ARB d'une machine à affranchir disposé en regard du dispositif de transduction magnétorésistant selon l'art antérieur

On considère les figures 1 à 4.

Sur ces figures, n'ont été représentés, pour simplifier que l'arbre ARB de la machine à affranchir et le dispositif de transduction magnétorésistant permettant de vérifier si les valeurs à affranchir imprimées sur les documents que l'on cherche à affranchir, sont bien ceux que l'on avait commandés d'imprimer L'arbre APB de la machine à affranchir peut tourner dans le ser de la flèche F Iî comporte quatre tiges, TO, T 1, T,,T 3

dont seule la tige T est représentée aux figures 1 à 4.

Toutes les tiges T O à T 3 peuvent coulisser à l'intérieur de rainures pratiquées à la périphérie de l'arbre ARB Ainsi la tige T peut coulisser longitudinalement, c'est-à-dire i selon une direction parallèle aux génératrices de l'arbre ARB

et à son axe de symétrie à l'intérieur de la rainure Ri.

Ainsi qu'il a été dit plus haut, chaque tige Ti,commande à l'une de ces extrémités EX 1, une roue porte-caractères d'impression Cette roue porte dix caractères d'impression correspondantes aux chiffres compris entre O et 9 Cette roue porte-caractères vient en contact avec la lettre que l'on cherche à affranchir, lorsque l'on pousse la tige Ti dans le sens de la flèche f Ceci est réalisé de manière très connue,

au moyen d'unepremière roue ayant même axe que la roue porte-

caractères, munie à sa périphérie d'un certain nombre d'er-

gots (ce nombre est égal au nombre de caractères à imprimer c'est-à-dire dix) lesquels sont en contact avec la tige T La roue porte-caractères et la seconde roue porteuse d'ergots ne sont pas représentées aux figures 1 à 4, dans un but évident de simplification L'opération qui consiste à pousser dans le sens de la flèche f la tige Ti, de manière à ce que celle ci vienne pousser l'ergot de lapremière roue, qui correspond au caractère de la roue porte-caractères qu'on cherche à mettre en contact avec le document à imprimer, est réalisée au moyen d'un ensemble

composé d'une crémaillère et d'une roue à barillet (non représen-

tée pour simplifier aux figures 1 à 4) Cette roûe est placée

du c 8 té de l'extrémité EX 2 dela tige T 1.

Lorsque l'on veut imprimer un chiffre donné, on tourne la roue qui agit alors sur la tige lorsque sa périphérie vient en contact avec la crémaillère de celle-ci, la tige est alors déplacée dans le sens de la flèche f et vient pousser l'ergot de la premièreroue correspondant au chiffre que l'on cherche à imprimer Lorsque l'ergot est poussé, la roue porte-caractères tourne d'un angle tel que le caractère correspondant au chiffre qu'on veut imprimer soit pressé contre le document que l'on veut affranchir

Chaque tige T comporte un certain nombre de trous et de dents.

i Ainsi qu'on peut le voir aux figures 1 à 4 et plus particulière- ment aux figures 2 et 4, la tige T représentée comporte cinq trous à savoir TR 1, TR 2,TR 3, TR 4,TR 5 et cinq dents à savoir DE 1, DE, DE 3, DE 4, DE 5 On voit que les trous et les dents sont de dimension différente les uns par rapport aux autres Ainsi, par exemple, les deux dents DE 2 et DE 5 sont identiques et ont même largeur mesurée selon la direction de l'axe de symétrie de la tige On voit également que les deux dents DE 1 et DE 4 sont identiques et ont même dimension mesurée toujours suivant une direction parallèle à l'axe de symétrie de la tige Ti On voit-que la dimension des dents DE 1 et DE 3

est sensiblement le double de celle des dents DE 2 et DE 5.

Des remarques analogues peuvent être faites concernant les trous, on voit par exemple que, les trous TR 1 et TR 4 ont

même dimension (toujours mesurée suivant une direction paral-

lèle à l'axe de symétrie de la tige T i) Le matériau dont est constitué la tige Ti est de préférence un matériau métallique dont la perméabilité magnétique est très supérieure à celle de l'air Les quatres tiges T à T 3 sont de préférence, identiques Ainsi qu'il a été dit plus haut, pour vérifier si le chiffre qui est imprimé sur le document à affranchir est bien celui que l'on a commandé d'imprimer au moyen de la roue dentée à barillet et située du côté de l'extrémité EX 2 de la tige Ti, on dispose à proximité de l'arbre ARB un dispositif de transduction

à magnétorésistances DTMR.

Le dispositif DTMR comprend un dispositif d'aimantation DA par exemple un aimant permanent un substrat SUBS en matière électriquement isolante cinq magnétorésistances MR 1, MR 2, MR 3, MR 4, MR 5 disposées sur le substrat SUBS La distance qui sépare respectivement les axes de symétrie des magnétorésistances parallèles à l'axes Oy (voir figures 1, 3 Et 4 par exemple)sont respectivement à pour les magnétorésistance MR 4 et MR 5 d'une part et MR 3 et MR 4 d'autre part, 2 à pour les magnétorésistances MR et MR et enfin de

3 \ pour les magnétorésistances MRI et MR 3.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement du transducteur DTMR il est utile de faire quelques rappels illustrés par les figures 5 et 6 sur les magnétorésistances On considère donc une magnétorésistance MR à la figure 5 Sa

largeur L est très supérieure à sa hauteur h et à son épais-

seur e Lorsque la magnétorésistance est réalisée en couches minces la hauteur h est de l'ordre de 20 à 50 microns A ses deux extrémités, la magnétorésistance MR comprend des conducteurs de raccordement permettant de la relier à des circuits électroniques de lecture des informations qu'elle

délivre Dans la pratique courante, de préférence, la magnéto-

résistance MR est constituée d'un matériau magnétique anisotro-

pe; son axe Axf de facile aimantation est parallèle à sa

longueur et son axe de difficile aimantation Axd est perpendi-

culaire à sa grande dimension (a la même direction que la hauteur h de la magnétorésistance) Le courant I qui parcoure la magnétorésistance circule selon la direction définie par la longueur L de celle-ci, c'est-à-dire a même direction que

l'axe de facile aimantation Axf.

De préférence, on soumet la magnétorésistance MR à un champ

magnétique H parallèle à l'axe de difficile aimantation Axd.

La figure 6 qui montre la courbe de variation AR de la magné-

torésistance MR en fonction du champ H qui lui est appliqué dans sa direction de difficile aimantation permet de mieux comprendre le fonctionnement d'un emagnétorésistance On voit que pour la valeur de H appelée "champ d'anisotropie du

matériau" Hk, le matériau magnétique constituant la magnéto-

résistance étant alors saturée dans sa direction de difficile aimantation, la résistance R ne varie plus On se reporte aux figures 1 à 4 On définit un système

d'axes Ox,Oy qu'on situe par exemple, dans le plan du sub-

strat SUBS qui porte les magnétorésistances MR 1 à MR 5 Les

axes de difficile aimantation Axdl à Axd 5, des magnétorésis-

tances MR 1 à MR 5 sont parallèles à l'axe Oy alors que les cinq axes de facile aimantation Axfl à Axf 5 sont parallèles à l'axe Ox I 1 ressort clairement de l'examen de la figure 3 que la'hauteur des magnétorésistances a même direction que l'axe Oy, alors que la grande dimension (la longueur) de ces mêmes magnétorésistances est parallèle à l'axe Ox La magnétorésistance MR 1 est soumise à un champ magnétique Hy dans la direction de son axe de difficile aimantation Axdl, la magnétorésistance MR est soumise à un champ Hy 2 dans la direction de son axe de difficile aimantation Axd 2, la magnétorésistance MR 3 est soumise à un champ Hy 3 dans la direction de son axe de difficile aimantation Axd 3, la magnétorésistance MR 4 est soumise à un champ Hy 4 dans la direction de son axe de difficile aimantation Axd 4 et enfin la magnétorésistance MR 5 est soumise au champ magnétique H 5

dans la direction de son axe de difficile aimantation Axd 5.

Lorsque-la magnétorésistance MR 1 est située en regard d'un trou par exemple le trou TR 2, le champ Hy 1 auquel elle est soumise

est inférieur au champ Hy 2 auquel est soumise la magnéto-

résistance MR 2 qui se trouve alors située en regard de la dent Dl Il est clair que, plus généralement, les champs auxquels sont soumises les magnétorésistances MR 1 à MR 5 lorsqu'elles sont disposées en regard de trous, sont sensiblement inférieurs aux champs auxquels elles sont soumises lorsqu'elles sont disposées en regard de dents Ceci provient du fait que les lignes de force du champ magnétique créées par ledispositif d'aimantation DA sont déformées dans l'air et que le champ magnétique produit par le dispositif d'aimantation DA dans l'air est sensiblement inférieur au champ magnétique créé par ce même dispositif d'aimantation DA dans le matériau

métallique qui constitue la dent DE 1.

Si l'on se reporte à la figure 6, lorsque une magnétorésistance telle que MR 1 est exposée en regard d'un trou est soumise au champ Hy 1 correspondant, on définit sur la courbe t R/R =f(H), un point de fonctionnement P Ft auquel correspond une valeur de AR = R 1 et une variation de tension a V 1, si initialement la magnétorésistance est soumise à aucun champ magnétique,

avec AV = I x AR 1.

De même pour une magnétorésistance telle que MR 2, lorsqu'elle est disposée en regard d'une dent, et qu'elle est soumise à un champ Hy 2 > Hyl, on définit sur la courbe A R/R = f(H), un point de fonctionnement PFD auquel correspond une variation de résistance de la magnétorésistance R 2 et une variation de tension V 2 = I x R 2, si l'on suppose que lamagnétorésistance est soumise initialement à un champ magnétique nul Il est clair que lors de la rotation de l'arbre ARB, et lors du déplacement longitudinal de l'une quelconque des tiges Ti les magnétorésistances ne voient que des dents telles que DE 1 à DE 5 ou des trous telsque TR 1 à TR 5 et qu'elles ne sont

donc soumises qu'à deux champs magnétiques de valeur diffé-

rente tels que les champs Hy 1 et Hy 2 montrés à la figure 6.

Lorsque l'on passe d'une dent à un trou, on voit d'après cette même figure que l'on passe d'un point de fonctionnement PFD à P Ft et que l'on enregistre une variation de tension Av =t V 2 V 1 = (&R 2 AR 1) x I Cette variation j V = AV 2 V 1 est positive Inversement, lorsque l'on passe d'un trou à une dent on enregistre une variation de tension -AV négative Lorsque l'on passe d'une dent à une autre dent, on enregistre aucune variation de tension De même lorsque l'on passe d'un trou à un autre trou on enregistre également aucune variation de tension Il est clair que à partir du moment o l'on sait définir l'état initial de la magnétorésistance, (défini par exemple par H= 0), on peut toujours déterminer si le signal que l'on a enregistrer aux bornes de la magnétorésistance correspond à la présence devant celle-ci d'un trou ou d'une dent Ainsi qu'on peut le voir à la figure 4, la longueur des magnétorésistances est légèrement inférieure à la dimension minimum que peuvent avoir les dents ou les trous (cette dimension minimum étant mesurée parallèlement à l'axe de symétrie de la tige Ti): ainsi on voit que la longueur des magnétorésistances

est sensiblement de l'ordre de la longueur (mesurée parallèle-

ment à l'axe de symétrie de la tige Ti)Jde la dent DE 5 Quoiqu'il en soit, la distance qui sépare deux magnétorésistances voisines (c'et-à-dire la distance qui sépare leurs axes de symétrie) est relativement faible, qu 'elle soit égale à A, 2 r ou 3 r, comme on peut le constater à la figure 4 Le résultat en est que le champ magnétique auquel sont soumises chacune des magrétorésistances n'est pas celui auquel elles seraient soumises, si elles étaient parfaitement isolées les unes des autres (ce qui revient à dire si elles étaient suffisamment éloignées les unes des autres) Ceci est illustré par la figure 7 o l'on a représenté la variation du champ Hy entre-les extrémités de deux magnétorésistances voisines, par exemple MR 1 et MR 2 en fonction de la distance d, d, la magnétorésisance MR 1 étant supposée disposée en regard d'un trou et la magnétorésistance MR 2 étant supposée disposée en regard d'une dent La distance d est mesurée selon l'axe Ox % Si les magnétorésistances MR 1 à MR 5 n'avaient que des trous disposés en face d'elles, le champ magnétique auquel serait soumise la magnétorésistance MR 1 serait Hyminl De même si les magnétorésistances MR 1 à MR 5 n'avaient en face d'elles que des dents, (ce qui correspondrait à une tige pleine), le champ magnétique auquel elles seraient soumises serait égal à Hymax ymax 2 ' On voit à la figure 7 que le champ magnétique auquel sont soumises les magnétorésistances MR 1 et MR est en réalité différent de Hyminl et Hymax 22 différent de H yminl et Hya 2 Sur toute la longueur de la magnétorésistance MR 1 le champ magnétique varie entre la valeur Hyminl et une valeur Hmaxl la valeur moyenne au centre de la magnétorésistance étant éga 7 e à Hymot sensiblement supérieure à Hym i nl Suivant la longueur de la magnétorésistance MR 2, le champ magnétique varie entre une valeur H et une valeur H la ymin 2 ymax 2 ' valeur moyenne étant alors sensiblement égale à Hymo 2 qui est très inférieure à H En moym très inférieure à Hymax 2 En moyenne le point de fonctionnement de la magnétorésistance MR 1 ( se reporter à la figure 6) est défini par la valeur Hymo 1 alors que le point de fonctionnement

) de la magnétorésistance MR 2 est défini par le champ moyen Hymo 2.

En se reportant à la figure 6, on voit donc que l'on peut écrire Hy 2 = Hymo 2 et Hy 1 = Hymo 1 Il est clair que ces points de fonctionnement sont très sensiblement différents de ce qu'ils seraient si le champ magnétique auquel était soumise chacune des deux magnétbrésistances MR 1 et MR 2 était soit Hyminl soit Hymax 2 On voit donc que l'interaction entre les lignes de champ magnétique auxquelles sont soumises deux magnétorésistances voisines réduit de manière importante la sensibilité des magnétorésistances Le dispositif de transduction DTMRI selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients

Ce dispositif de transduction DTMRI selon l'invention, com-

prend, ainsi qu'on peut le voir aux figures 8,9 et 10, les éléments suivants un dispositif de génération de champ magnétique DGCMI; les cinq magnétorésistances MRI 1, MRI 2, MRI 3, MRI 4, MRI 5 en matériau magnétique anisotrope e Le dispositif de génération de champ magnétique DGCMI comprend lui -même: un dispositif d'aimantation par exemple un aimant permanent DAI; une grille magnétique en matériau magnétique non rémanent GMI, Ainsi qu'on peut le voir aux figures 9 et 10, la grille magnétique GMI comprend une pluralité d'éléments focalisateurs de champ magnétique EFI 1, EFI 2, EFI 3, EFI 4, EFI 5 Tous ces éléments sont strictement identiques les uns aux autres Ils sont fixés au moyen des barres magnétiques BAR 1 et BAR 2 au dispositif d'aimantation DAI La distance qui sépare les axes de symétrie parallèles Oy des différents éléments focalisateurs EFI 5 et EFI 4 d'une part, EFI 3 et EFI 4 d'autre part, est sensiblement égale à X, alors que la dsitance qui sépare respectivement les éléments focalisateurs EFI 3 et EFI 2 d'une part est égale à 2 et que la distance qui sépare EFI 1 et EFI 2 d'autre part est égale à 3 Les magnétorésistances MRI 1 à MRI 5 sont disposées sur un substrat SUBSI lui-même fixé sur les cinq éléments focalisateurs EFI 1 àEFI Ainsi qu'on peut le voir à la figure 11, les axes de difficile aimantation ADI 1 à ADI 5 des magnétorésistances MRI 1 à MRI 5 sont parallèles entre eux et ont même sens que l'axe Oy Les axes de facile aimantation AFI 1 à AFI 5 de ces mêmes magnétorésistances ont tous même direction, à savoir celle de l'axe Ox Il est clair que les magnétorésistances sont disposée* de manière à être alignées les unes avec les autres dans le sens de leur grande dimension Les chamr magnétiquescrééspar le dispositif d'aimantation DAI sont canalisés par les différents éléments EFI 1 à EFI 5 et, si la perméabilité du matériau magnétique non rémanent qui les

constitue est suffisante, il n'y a pratiquement pas d'inter-

action (interférence) entre les lignes de champ magnétique auxquelles sont soumises chacune des magnétorésistances

MRI 1 à MRI

Ainsi les lignes de champ magnétique créées par le dispositif d'aimantation DAI au niveau d'une dent (et par conséquent de la magnétorésistance qui fait face à celle -ci puisque

elle est située à une très faible distance de la dent) n'inter-

fèrent pas avec les lignes de champ magnétique créées par ce même dispositif d'aimantation au travers d'un trou (et par conséquent de la magnétorésistance qui lui fait face) Grace à l'existence de la grille magnétique en matériau magnétique non rémanent, à éléments distincts et parallèles entre eux EFI 1 àEFI 5, on voit que le dispositif de transduction magnétorésistant selon l'invention DTRMI permet de créer une pluralité de champs magnétiques strictement indépendants les uns des autres à partir d'une source de champ magnétique (le dispositif d'aimantation lui-même) On peut dire que chacun des éléments EFI 1 à EFI 5 est un élément focalisateur de champ magnétique, qui focalise les lignes de champ magnétique

sur chacune des magnétorésistances MRI 1 à MRI.

Si l'on considère maintenant la figure 12 qui représente la courbe de variation du champ magnétique auquelle sont soumises les magnétorésistances voisines, à savoir MRI 1 et MRI 2 en fonction de la distance mesurée selon l'axe Ox, on voit que la

répartition des champs magnétiques H'y le long d'une magnéto-

y résistance est pratiquementuniforme surtoute sa longueur Ainsi pour la magnétorésistance MRI 1 on a pratiquement H' = H' yminl ymaxl = H' I 1 est clair que comme à la figure 7, on a supposé ymol que la magnétorésistance MRI 1 était placée en regard d'un trou alors que la magnétorésistance MRI 2 est supposée placée en regard d'une dent

On peut donc dire que la valeur H'ymo au centre de la magnéto-

ymol

résistance est pratiquement égale à la valeur du champ magnéti-

ques aux deux extrémités de celle-ci On observe un phénomène identique pour la magnétorésistance MRI 2 o la valeur du champ magnétique au milieu de la magnétorésistance H'ymo 2 est ymo 2 pratiquement égale à la valeur du champ magnétique aux deux extrémités à savoir H'ymin 2 d'une part et H' ymax 2 d'autre ymin 2 ymax 2 part On peut donc dire que le champ magnétique qui détermine le point de fonctionnement des deux magnétorésistances MRI 1 et MRI 2 est respectivement H' ymol pour la magnétorésistance MRI 1 et H' pour la magnétorésistance MRI 2 En conparant i ymo 2 les figures 12 et 7 on mesure tout l'avantage du dispositif de transduction magnétorésistant selon l'invention, qui présente une sensibilité beaucoup plus grande que le dispositif magnétorésistant selon l'art antérieur A

Claims (2)

Revendications de brevet:

1 Dispositif de transduction magnétorésistant de lecture

d'informations codées comprenant une pluralité de magnétoré-

sistances (MRI 1 à MRI 5) disposées en regard de celles-ci et ayant même direction, un dispositif d'aimantation (DAI) produisant un champ magnétique dont la valeur au niveau de chacune des magnétorésistances (MRI à MRI 5), est fonction R 5) de la valeur de l'information codée placée en regard de cette dernière, caractérisé en ce qu'il comprend, une grille

(G Mi) en matériau magnétique non rémanent à éléments paral-

lèles (EFI 1 à EFI 5) disposés entre le dispositif d'aimantation (DAI) et les magnétorésistances (MRI 1 à MRI 5), chaque élément étant associé à une seule magnétorésistance et focalisant

au niveau de celle-ci, le champ magnétique créé par le dis-

positif d'aimantation (DAI), de telle sorte que le champ magnétique auquel sont soumises les magnétorésistances (MRI à MRI 5) soient indépendants les uns des autres 2 Dispositif de génération de champ magnétique (DGCMI) comprenant un dispositif d'aimantation (DAI) produisant un champ magnétique caractérisé en ce qu'il comporte une grille 'GMI) en matériau magnétique non rémanent comportant

une pluralité de N éléments parallèles (EFI 1 à EFI 5) focalisa-

i 5)

teurs du champ magnétique créé par le dispositif d'aimanta-

tion (DAI), associé au dispositif d'aimantation de manière à produire au voisinage immédait des éléments (EFI 1 à EFI 5) une pluralité N de champs magnétiques indépendants les uns des autres

3 Dispositif de transduction magnétorésistant'selon la reven-

diction 1 caractérisé en ce que le dispositif d'aimantation (DAI) est un aimant permanent 4 Dispositif de transduction magnétorésistant selon l'une

des revendications 1 ou 3 caractérisé en ce que les magné-

torésistances (MRI 1 à MRI 5) sont en matériau magnétique anisotrope Machine à affranchir comprenant un dispositif de

tran sduction magnétorésistant (DIRI) selon la revendication 1.