FR2522807A1 - Position sensor measuring distance or spacing - uses magnetoresistive component, mobile conductor or magnet generates magnet field which varies magneto resistance - Google Patents
Position sensor measuring distance or spacing - uses magnetoresistive component, mobile conductor or magnet generates magnet field which varies magneto resistance Download PDFInfo
- Publication number
- FR2522807A1 FR2522807A1 FR8203690A FR8203690A FR2522807A1 FR 2522807 A1 FR2522807 A1 FR 2522807A1 FR 8203690 A FR8203690 A FR 8203690A FR 8203690 A FR8203690 A FR 8203690A FR 2522807 A1 FR2522807 A1 FR 2522807A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- current
- magnetoresistive
- component
- sensor according
- field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/06—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for operation by a null method
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne un capteur de position à magnétorésistance, par exemple constitu8c d'une couche mince de ferronickel naçinétoresistif. The present invention relates to a magnetoresistance position sensor, for example made up of a thin layer of ninetoresistive ferronickel.
La magnétorésistance est fixe, et subit les variations de champ magnétique produites par le déplacement d'un élément mobile générateur de champ magnétique (le phénomène est parfaitement identique, en changeant ce qui doit être changé, si l'on rend mobile la magnétorésistance et fixe l'élément générateur de champ magnétique).The magnetoresistance is fixed, and undergoes the variations of magnetic field produced by the displacement of a mobile element generating magnetic field (the phenomenon is perfectly identical, by changing what must be changed, if one makes mobile the magnetoresistance and fixed the magnetic field generating element).
Ces variations de champ vont provoquer dans le ferronickel une variation de résistivité, à condition que le champ comporte une composante située dans la direction perpendiculaire a une direction d'anisotropie de la magné torésis tance, les autres composantes du champ ne produisant aucun effet magnétorésistif. Ce sont les variations d'amplitude de cette composante - que l'on appellera par la suite " composante utile " - qui produiront les variations de résistance de l'élément. These field variations will cause a variation in resistivity in the ferronickel, provided that the field comprises a component located in the direction perpendicular to a direction of anisotropy of the magnetoresistance, the other components of the field producing no magnetoresistive effect. It is the amplitude variations of this component - which will be called hereinafter "useful component" - which will produce the resistance variations of the element.
Ces dernières variations sont cependant très faibles. En outre, la caractéristique est généralement peu linéaire, et la saturation très vite atteinte. La figure 1 représente la caractéristique:champ utile subi (H)/résistance (R) d'une telle magnétorésistance. On notera tout d'abord l'insensibilité au sens du champ utile la caractéristique est une fonction paire, aux phénomènes d'hystérésis près, que l'on néglige ici (cette hystérésis reste faible, en raison de la quantité réduite de matière magnétisable). La résistance varie entre une valeur nomi nale R (correspondant à un champ utile nul) et une valeur
o maximale de saturation R5 (correspondant à un champ saturant, de valeur supérieure ou égale à Hs). La variation relative de résistance Rs-Ro est couramment de l'ordre
R
o de 3 à 4 %, la saturation étant atteinte pour un champ
H de l'ordre de 0,2 Oersted, donc très faible.These latter variations are however very slight. In addition, the characteristic is generally not very linear, and the saturation very quickly reached. FIG. 1 represents the characteristic: useful field undergone (H) / resistance (R) of such a magnetoresistance. We first note the insensitivity in the sense of the useful field the characteristic is an even function, except for hysteresis phenomena, which we neglect here (this hysteresis remains weak, due to the reduced quantity of magnetizable matter) . The resistance varies between a nominal value R (corresponding to a zero useful field) and a value
o maximum saturation R5 (corresponding to a saturation field, of value greater than or equal to Hs). The relative variation of resistance Rs-Ro is commonly of the order
R
o 3 to 4%, saturation being reached for a field
H of the order of 0.2 Oersted, therefore very low.
s
Essentiellement, le capteur selon l'invention comporte : un conducteur mobile parcouru par un courant continu d'excitation engendrant un champ magnétique d'excitation ; au moins un élément magnétorésistif fixe, sensible au champ magnétique d'excitation, et orienté de manière que sa direction d'anisotropie soit située dans un plan sensiblement parallèle à la direction du déplacement de l'élément mobile ; ainsi que des moyens, coopérant avec cet élément magnétorésistif, pour fournir un signal de position de l'élément mobile fonction du champ magnétique utile créé dans l'élément magnétorésistif.s
Essentially, the sensor according to the invention comprises: a movable conductor traversed by a direct excitation current generating a magnetic excitation field; at least one fixed magnetoresistive element, sensitive to the magnetic excitation field, and oriented so that its anisotropy direction is located in a plane substantially parallel to the direction of movement of the movable element; as well as means, cooperating with this magnetoresistive element, to supply a position signal of the movable element depending on the useful magnetic field created in the magnetoresistive element.
Dans un premier mode de réalisation, le capteur comporte également un conducteur fixe disposé au voisinage de chaque élément magnétorésistif et parcouru par un courant de compensation créant dans l'élé- ment magnétorésistif un champ magnétique de compensation le sens et l'intensité du courant de compensation sont tels que, à l'endroit de chaque élément magnétorésistif, le champ efficace résultant soit nul ou,tout au moins, minimal. In a first embodiment, the sensor also comprises a fixed conductor disposed in the vicinity of each magnetoresistive element and traversed by a compensation current creating in the magnetoresistive element a magnetic field of compensation the direction and the intensity of the compensation are such that, at the location of each magnetoresistive element, the resulting effective field is zero or, at least, minimal.
De cette manière, le courant-asservi - de compensation annule en permanence l'effet magnétorésistif produit par le courant d'excitation. On se place toujours au point de fonctionnement correspondant à un champ utile nul et à la résistance (minimale) nominale, en s'affranchissant des défauts de linéarité de la caractéristique. In this way, the compensation current - permanently cancels the magnetoresistive effect produced by the excitation current. One always places oneself at the operating point corresponding to a zero useful field and to the nominal (minimum) resistance, freeing oneself from the linearity faults of the characteristic.
Tout déplacement du conducteur mobile se traduira par une variation du champ utile d'excitation, donc par une variation consécutive du courant de compensation, pour déplacer le point de fonctionnement et le ramener à une valeur correspondante de résistance qui soit minimale. Any movement of the movable conductor will result in a variation of the useful excitation field, therefore in a consecutive variation of the compensation current, to move the operating point and bring it back to a corresponding resistance value which is minimal.
La mesure de ce courant fournit ainsi un signal de position, fonction de la distance du conducteur mobile à la magnétorésistance. The measurement of this current thus provides a position signal, a function of the distance from the movable conductor to the magnetoresistance.
En variante, il est possible de remplacer le conducteur mobile par un aimant mobile convenablement orienté pour créer une composante de champ utile dans la magnétorésistance, ou même un obturateur magnétique mobile intercalé entre un aimant fixe et la magnétorésistance fixe. Le fonctionnement est identique, en raison de la similarité des effets produits. Alternatively, it is possible to replace the movable conductor with a movable magnet suitably oriented to create a useful field component in the magnetoresistance, or even a movable magnetic shutter interposed between a fixed magnet and the fixed magnetoresistance. The operation is identical, due to the similarity of the effects produced.
Un second mode de réalisation évite le recours à un conducteur de compensation. Dans ce cas, le conducteur mobile est parcouru par un courant alternatif d'excitation, de fréquence F déterminée, la direction
e du déplacement étant sensiblement perpendiculaire à la direction du courant d'excitation. Le capteur comporte alors des moyens, coopérant avec chacun des éléments magnétorésistifs, pour transformer en un signal électrique de mesure la variation périodique de résistance consécutive à la variation du champ d'excitation produite par le courant alternatif d'excitation, ainsi que des moyens de filtrage à bande étroite ne transmettant que la composante de fréquence double 2.Fe contenue dans le signal de mesure ; il comporte enfin des moyens pour engendrer un signal de position de 'l'élément mobile fonction de l'amplitude du signal. de mesure filtré.A second embodiment avoids the need for a compensation conductor. In this case, the movable conductor is traversed by an alternating excitation current, of determined frequency F, the direction
e of the displacement being substantially perpendicular to the direction of the excitation current. The sensor then comprises means, cooperating with each of the magnetoresistive elements, for transforming into a measurement electrical signal the periodic variation of resistance consecutive to the variation of the excitation field produced by the alternating excitation current, as well as means of narrow band filtering transmitting only the double frequency component 2.Fe contained in the measurement signal; it finally comprises means for generating a position signal of the mobile element as a function of the amplitude of the signal. filtered measurement.
On utilise la propriété de l'élément magnétorésistif (propriété due à la nature paire de la caractéristique) de provoquer un doublement de fréquence chaque demi-alternance du courant d'excitation, donc chaque demi-alternance du champ utile, provoque une variation identique, et toujours de même sens, de résistance de l'élément magnétorésistif. I1 est aisé de transformer cette variation de résistance en une variation de tension et de filtrer celle-ci par un filtre à bande étroite pour extraire la composante utile de fr6- quence 2.Fe des autres signaux parasites, notamment la composante de fréquence F résultant du courant induit
e dans la magnétorésistance ou des courants parasites dans les circuits de liaison.We use the property of the magnetoresistive element (property due to the even nature of the characteristic) to cause a doubling of frequency each half-wave of the excitation current, therefore each half-wave of the useful field, causes an identical variation, and always in the same direction, of resistance of the magnetoresistive element. It is easy to transform this variation in resistance into a variation in voltage and to filter it by a narrow band filter to extract the useful component of frequency 2.Fe from other parasitic signals, in particular the frequency component F resulting induced current
e in magnetoresistance or parasitic currents in the link circuits.
Dans l'un ou l'autre mode de réalisation, il peut être avantageux de multiplier les éléments magnétorésistifs de manière à couvrir un domaine de déplacement plus vaste. L'intensité du champ créé par le courant d'excitation dans l'élément magnéto-résistif varie en effet comme l'inverse de la distance, et devisent donc faible quand le fil mobile s'éloigne trop de l'élément magnéto-résistif. In either embodiment, it may be advantageous to multiply the magnetoresistive elements so as to cover a wider range of displacement. The intensity of the field created by the excitation current in the magneto-resistive element varies in effect like the inverse of the distance, and therefore become weak when the moving wire moves too far from the magneto-resistive element.
Si par contre l'on juxtapose une pluralité de ces éléments, il s'en trouvera toujours un au voisinage du fil mobile, quelle que soit la position de ce dernier. L'analyse, par exemple par exploration séquentielle, des signaux de position associés a chaque élément magnétorésistif permettra alors de repérer cet élément particulier. L'information peut être utilisée telle quelle (on a alors affaire plus précisément à un capteur de proximité, où l'information de position varie pas à pas, un pas correspondant à l'intervalle séparant deux magnétorésistances). L'information peut également, dans un second temps, être analysée plus finement pour déterminer la distance exacte du fil à l'élément repéré (il s'agit alors véritablement d'un capteur de position, à variation continue de l'information de position ; c'est seulement lorsque cette variation devient trop grande que l'on procède à un décalage de l'origine de mesure, pour ramener la variation à l'intérieur d'un intervalle donné). If, on the other hand, a plurality of these elements are juxtaposed, there will always be one in the vicinity of the movable wire, whatever the position of the latter. The analysis, for example by sequential exploration, of the position signals associated with each magnetoresistive element will then make it possible to identify this particular element. The information can be used as it is (we are dealing more specifically with a proximity sensor, where the position information varies step by step, a step corresponding to the interval separating two magnetoresistors). The information can also, in a second step, be analyzed more finely to determine the exact distance of the wire to the element identified (it is then really a position sensor, with continuous variation of the position information ; it is only when this variation becomes too large that the measurement origin is shifted, to bring the variation back to within a given interval).
Lorsque l'on emploie un grand nombre de magnétorésistances, il peut entre avantageux de procéder à un multiplexage, pour éviter la multiplication des circuits de mesure : les éléments sont alors tous commutés en séquence, chacun à leur tour, à un circuit unique de mesure. Les différents signaux sont mémorisés et, à la fin de la séquence, analysés. Les différentes opérations de gestion de l'organe de multiplexage, de mise en mémoire, et d'analyse peuvent être avantageusement réalisées par micro processeur, les signaux électriques ayant été numérisés au préalable. When a large number of magnetoresistors are used, it may be advantageous to carry out a multiplexing, to avoid the multiplication of the measurement circuits: the elements are then all switched in sequence, each in turn, to a single measurement circuit . The various signals are memorized and, at the end of the sequence, analyzed. The various operations for managing the multiplexing device, for storing, and for analysis can advantageously be carried out by microprocessor, the electrical signals having been digitized beforehand.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles, outre la figure 1 déjà mentionnée
les figures 2a et 2b illustrent le fonctionnement du capteur selon l'invention, dans le mode de réalisation comportant un conducteur de compensation,
les figures 3a et 3b sont homologues des précédentes, avec une pluralité d'éléments magnétorésistifs,
les figures 4a et 4b sont des graphiques explicatifs d'un premier mode d'asservissement du courant de compensation,
la figure 5 est un graphique explicatif d'un second mode d'asservissement du courant de compensation,
la figure 6 est un graphique explicatif d'un troisième mode d'asservissement du courant de compensation,
. la figure 7 est relative à une variante de construction où le déplacement de l'élément mobile n'est plus linéaire, mais angulaire,
les figures a et tb sont homologues des figures 3a et 3b, mais dans le mode de réalisation ne comportant pas de conducteur de compensation.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below, made with reference to the appended figures in which, in addition to FIG. 1 already mentioned
FIGS. 2a and 2b illustrate the operation of the sensor according to the invention, in the embodiment comprising a compensation conductor,
FIGS. 3a and 3b are homologous to the previous ones, with a plurality of magnetoresistive elements,
FIGS. 4a and 4b are explanatory graphs of a first mode of control of the compensation current,
FIG. 5 is an explanatory graph of a second mode of control of the compensation current,
FIG. 6 is an explanatory graph of a third mode of control of the compensation current,
. FIG. 7 relates to a variant construction where the displacement of the movable element is no longer linear, but angular,
Figures a and tb are homologous to Figures 3a and 3b, but in the embodiment having no compensation conductor.
Sur la figure 2a (ainsi que sur la figure 2b qui est une vue en plan de la figure 2a), le conducteur mobile 100 est parcouru par un courant I ; le conducteur
e est susceptible de se déplacer suivant une direction & approximativement perpendiculaire à la direction x du courant I . Le courant I induit dans l'élément magnéto
e e résistif 200 un champ magnétique d'excitation He, orienté comme indiqué sur la figure. Ce champ d'excitation H e possède une composante utile H'e orientée dans une direc tion Oz perpendiculaire aux directions O du courant et
x
Oy du déplacement. L'élément magnétorésistif 200 est orienté de manière que sa direction d'anisotropie soit située dans le plan x y. Ce sont donc les composantes perpendiculaires à ce plan (donc de direction Oz) qui produiront un effet de variation de résistivité. Au voisinage de la magnétorésistance 200 est également disposé un conducteur 300 de compensation parcouru par un courant I créant au point O un champ magnétique de
c compensation H . Le sens et l'intensité du courant 1c sont
c tels que le champ de compensation H soit toujours égal
c et opposé à la composante utile H'e du champ d'excitation. On comprendra que, pour que le conducteur 300 puisse produire une composante selon O , il est nécessaire que le courant circule dans le plan O
xy
De préférence, on peut donner a l'élément magnétorésistif 200 une forme allongée suivant la direc tion x parallèle au courant d'excitation (pour accroître l'effet de variation de résistivité) ; dans ce cas, le conducteur I est avantageusement orienté dans cette
c meme direction
La magnétorésistance 200 et le conducteur 300 peuvent etre avantageusement réalisés sur une plaque support 400, la magnétorésistance 200 étant un conducteur de ferronickel orienté judicieusement, et le conducteur de compensation 300 étant un conducteur de cuivre ou autre métal bon conducteur.In FIG. 2a (as well as in FIG. 2b which is a plan view of FIG. 2a), the movable conductor 100 is traversed by a current I; the driver
e is likely to move in a direction & approximately perpendicular to the direction x of the current I. The current I induced in the magneto element
ee resistive 200 a magnetic excitation field He, oriented as shown in the figure. This excitation field H e has a useful component H'e oriented in a direction Oz perpendicular to the directions O of the current and
x
Oy of displacement. The magnetoresistive element 200 is oriented so that its anisotropy direction is located in the x y plane. It is therefore the components perpendicular to this plane (therefore of direction Oz) which will produce a resistivity variation effect. In the vicinity of the magnetoresistor 200 is also arranged a compensation conductor 300 traversed by a current I creating at point O a magnetic field of
c compensation H. The direction and intensity of the current 1c are
c such that the compensation field H is always equal
c and opposite to the useful component H'e of the excitation field. It will be understood that, for the conductor 300 to be able to produce a component along O, the current must flow in the plane O
xy
Preferably, the magnetoresistive element 200 can be given an elongated shape in the direction x parallel to the excitation current (to increase the effect of variation in resistivity); in this case, the conductor I is advantageously oriented in this
it's the same direction
The magnetoresistor 200 and the conductor 300 can advantageously be produced on a support plate 400, the magnetoresistor 200 being a judiciously oriented ferronickel conductor, and the compensation conductor 300 being a conductor of copper or other metal which is a good conductor.
I1 est possible de répéter cette structure magnétorésistance-conducteur de compensation associé comme représente figure 3a et 3b, sur une même plaque support 400 : on dispose ainsi d'une pluralité de magnétorésistances201, 202, 203, ..... devant lesquelles se déplace le conducteur unique 100. A chaque magnétorésistance est associé un conducteur de compensation 301, 302, 303 ..... It is possible to repeat this magnetoresistor-associated compensation conductor structure as shown in FIGS. 3a and 3b, on the same support plate 400: this provides a plurality of magnetoresistors201, 202, 203, ..... in front of which moves the single conductor 100. Each compensation magnet is associated with a compensation conductor 301, 302, 303 .....
Sur la figure 3a, le conducteur 100 a été représenté approximativement à la verticale de l'élément 202. Le champ d'excitation He2 correspondant est alors orienté de telle sorte que sa composante utile soit nulle. In FIG. 3a, the conductor 100 has been shown approximately vertical to the element 202. The corresponding excitation field He2 is then oriented so that its useful component is zero.
Le courant de compensation dans le conducteur 302 est alors également nul. L'élément 203 est dans une position identique à celle de la figure 2, et donc le champ d'excitation Heî iriposera un courant 1c1 de même sens.The compensation current in the conductor 302 is then also zero. The element 203 is in a position identical to that of FIG. 2, and therefore the field of excitation Heî will impose a current 1c1 of the same direction.
Quant à l'élément 201, il sera soumis à un champ d'excitation utile de sens inverse ; le courant de compensation 1c3 sera donc également de sens inverse à celui du courant 1c1
Les moyens d'asservissement pour alimenter chaque conducteur de compensation avec un courant dé sens et d'intensité appropriéssont par exemple réalisés avec un générateur de courant bidirectionnel, schématisé en 510, et commandé par des moyens 500 de mesure de la variation de résistance. Ces moyens 500 peuvent par exemple comporter un montage en pont dont l'une des branches est constituée par la magnétorésistance, et dont les autres branches comportent des éléments de valeurs telles que le pont soit équilibré pour la valeur nominale Ro de la magnétorésistance. Si le champ efficace résultant n'est pas nul, le pont s'en trouvera déséquilibré, et la tension de déséquilibre pourra servir à ajuster en retour le courant de compensation pour ramener ce champ efficace résultant à une valeur nulle.As for the element 201, it will be subjected to a useful excitation field of opposite direction; the compensation current 1v3 will therefore also be in the opposite direction to that of the current 1v1
The servo means for supplying each compensation conductor with an appropriate sense current and current are for example produced with a bidirectional current generator, shown diagrammatically in 510, and controlled by means 500 for measuring the resistance variation. These means 500 may for example comprise a bridge assembly, one of the branches of which is constituted by the magnetoresistance, and the other branches of which comprise elements of values such that the bridge is balanced for the nominal value Ro of the magnetoresistance. If the resulting effective field is not zero, the bridge will be unbalanced, and the imbalance voltage can be used to adjust the compensation current in return to bring this resulting effective field to zero.
Les signaux de position, proportionnels aux valeurs des différents courants de compensation et représentatifs de la distance du conducteur mobile a chacune des magnétorésistances fixes, sont appliqués à des moyens comparateurs 600. Un circuit 700 d'analyse indique la position du conducteur fixe, connaissant celle de l'eldment maqnbtordsistant dont le conducteur est le plus proche et, le cas échéant, la distance du conducteur a cet élément particulier. The position signals, proportional to the values of the different compensation currents and representative of the distance of the mobile conductor to each of the fixed magnetoresistors, are applied to comparator means 600. An analysis circuit 700 indicates the position of the fixed conductor, knowing that of the maqnbtordsistant element to which the conductor is closest and, where applicable, the distance from the conductor to this particular element.
I1 est bien entendu possible de remplacer le conducteur 100 parcouru par un courant continu 1e par un élément générateur de champ magnétique, par exemple un aimant, mobile dans la même direction, et orienté de manière à pouvoir produire une composante de champ suivant la direction utile O
z
Les figures 4 à 6 se réfèrent à différents modes de réalisation de l'asservissement du courant de compensation. Outre le mode décrit précédemment, où le courant de compensation est un courant continu ajusté en permanence de manière que la résistance mesurée soit toujours minimale, il est possible de superposer une composante alternative à ce courant continu (graphiques du haut des figures 4a et 4b). La valeur I correspond
co a une valeur de courant continu qui annulerait le champ efficace résultant dans la magnétorésistance. Si le courant de compensation varie exactement autour de cette valeur moyenne Ico (figure 4b) chaque passage du courant à cette valeur provoque une variation impulsionnelle de résistance correspondant à l'annulation du champ efficace. Chaque alternance du courant de compensation com portant deux passages à la valeur in 1c0, les variations impulsionnelles de résistance seront de fréquence double de celle de la composante alternative du courant de compensation.It is of course possible to replace the conductor 100 traversed by a direct current 1e by a magnetic field generating element, for example a magnet, movable in the same direction, and oriented so as to be able to produce a field component in the useful direction. O
z
Figures 4 to 6 refer to different embodiments of the control of the compensation current. In addition to the mode described above, where the compensation current is a direct current continuously adjusted so that the resistance measured is always minimum, it is possible to superpose an alternative component to this direct current (top graphs of FIGS. 4a and 4b) . The value I corresponds
co has a direct current value which would cancel the effective field resulting in the magnetoresistance. If the compensation current varies exactly around this mean value Ico (FIG. 4b) each passage of the current to this value causes an impulse variation in resistance corresponding to the cancellation of the effective field. Each alternation of the compensation current comprising two passages at the value in 1c0, the pulse resistance variations will be of frequency twice that of the alternating component of the compensation current.
Si la composante alternative n'est pas centrée autour de la valeur 1co (figure 4a), on recueillera toujours des impulsions de fréquence double, mais le rapport cyclique T1/T2 ne sera pas égal a l'unité, comme c'était le cas précédemment (figure 4b). On pourra alors utiliser des moyens de mesure du rapport cyclique pour asservir la composante continue du courant de compensation, de manière à ramener ce rapport à une valeur voisine de l'unité. If the AC component is not centered around the value 1co (Figure 4a), we will always collect pulses of double frequency, but the duty cycle T1 / T2 will not be equal to unity, as was the case previously (Figure 4b). We can then use means of measuring the duty cycle to control the DC component of the compensation current, so as to bring this ratio to a value close to unity.
Dans la variante de la figure 5, le courant de compensation comporte une partie en forme de rampe (la caractéristique peut être une rampe unique, ou la partie linéaire d'une caractéristique en dent de scie). Lorsque la valeur du courant atteint la valeur in IcOl on observe, comme précédemment, une variation impulsionnelle de résistance, celle-ci passant par son minimum RO. La durée entre le début de la rampe et la survenance de l'impulsion est représentative de la valeur (inconnue) du courant ICo, donc de la distance du conducteur mobile 3 l'élément fixe. La mesure de cette durée sera facile à transformer en un signal de position. In the variant of FIG. 5, the compensation current has a ramp-shaped part (the characteristic can be a single ramp, or the linear part of a sawtooth characteristic). When the value of the current reaches the value in IcOl, an impulse variation in resistance is observed, as above, this passing through its minimum RO. The duration between the start of the ramp and the occurrence of the pulse is representative of the (unknown) value of the current ICo, therefore of the distance of the movable conductor 3 the fixed element. The measurement of this duration will be easy to transform into a position signal.
I1 est enfin possible de combiner les variantes des figures 4 et 5, avec un courant de compensation (figure 6) en forme de rampe (pendant une durée Tg) suivie d'une composante continue Icora laquelle est superposée une composante alternative #I en forme de dent de scie, de sinusolde, ou autre . On combine ainsi les avantages des variantes de la figure 5 (ddtermination du courant ICo) et des figures 4 (asservissement du courant de compensation). It is finally possible to combine the variants of FIGS. 4 and 5, with a compensation current (FIG. 6) in the form of a ramp (for a duration Tg) followed by a continuous component Icora which is superimposed an alternative component #I in the form sawtooth, sinusolde, or other. The advantages of the variants of FIG. 5 (determination of the current ICo) and of FIGS. 4 (control of the compensation current) are thus combined.
Il a jusqu'a présent été envisagé un déplacement linéaire de l'élément mobile, mais il est également possible d'appliquer 1'invention à la mesure d'un déplacement angulaire. Comme représenté sur la figure 7 , le conducteur 100 est parcouru par un courant d'excitation
I de direction radiale, et les différentes magnéto
e résistances 200 et les différents conducteurs de compen station 300 sont répartis sur un secteur circulaire, tous étant orientés radialement.Up to now, a linear displacement of the movable element has been envisaged, but it is also possible to apply the invention to the measurement of an angular displacement. As shown in Figure 7, the conductor 100 is traversed by an excitation current
I in radial direction, and the different magneto
he resistors 200 and the various compensating conductors 300 are distributed over a circular sector, all of them being oriented radially.
Les figures 8 a et8b se réfèrent à un mode de réalisation dans lequel il n'est pas nécessaire de disposer d'un courant ou d'un conducteur de compensation. Figures 8a and 8b refer to an embodiment in which it is not necessary to have a current or a compensation conductor.
Le conducteur mobile 100 et les différentes magnétorésistances 201 à 205 sont disposés de façon identique au mode de réalisation précédent, mais le courant qui parcourt le conducteur mobile est un courant alternatif de fréquence Fe déterminée. Ce courant alternatif va induire dans les magnétorésistances des variations impulsionnelles de résistance de fréquence double 2.Fe (ces impulsions sont similaires à celles représentés figure 4b, mais dans le présent mode de réalisation, c'est le courant d'excitation, et non plus le courant de compensation, qui est alternatif).The movable conductor 100 and the various magnetoresistors 201 to 205 are arranged identically to the previous embodiment, but the current which flows through the movable conductor is an alternating current of determined frequency Fe. This alternating current will induce in the magnetoresistances impulse variations of resistance of double frequency 2.Fe (these impulses are similar to those represented figure 4b, but in the present embodiment, it is the excitation current, and not either the compensation current, which is alternating).
Ces variations de résistance sont transformées par des circuits 520 en signaux de mesure ;ces signaux scntfiltréspar des filtres 530 a bande étroite centrés autour de la fréquence 2.F . On élimine de cette manière
e les effets du courant induit dans la magnétorésistance, ainsi que ceux des signaux parasites. Les signaux obtenus, dont l'intensité est représentative de la distance du conducteur à l'élement considéré, sont ensuite comparés et analysés par des circuits 600 et 700, de la meme maniere que précédemment.These resistance variations are transformed by circuits 520 into measurement signals; these signals are filtered by narrow band filters 530 centered around the frequency 2.F. We eliminate in this way
e the effects of the current induced in the magnetoresistance, as well as those of the spurious signals. The signals obtained, the intensity of which is representative of the distance from the conductor to the element under consideration, are then compared and analyzed by circuits 600 and 700, in the same manner as above.
Toujours comme précédemment, il est possible de procéder a un multiplexage des magnétorésistances on dispose ainsi d'un circuit unique 520 et d'un filtre unique 530, auxquels sont raccordées séquentiellement les différentes magnétorésistances. Still as before, it is possible to multiplex the magnetoresistors, thus providing a single circuit 520 and a single filter 530, to which the different magnetoresistors are connected sequentially.
Bien entendu, de nombreux modes de réalisation et de nombreuses variantes peuvent être envisagés conformément a l'esprit de la présente invention. Obviously, numerous embodiments and numerous variants can be envisaged in accordance with the spirit of the present invention.
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8203690A FR2522807B1 (en) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | MAGNETORESISTANCE POSITION SENSOR |
| ES520701A ES520701A0 (en) | 1982-03-05 | 1983-03-04 | IMPROVEMENTS IN MAGNETORRESISTANCE POSITION SENSORS. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8203690A FR2522807B1 (en) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | MAGNETORESISTANCE POSITION SENSOR |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2522807A1 true FR2522807A1 (en) | 1983-09-09 |
| FR2522807B1 FR2522807B1 (en) | 1985-11-15 |
Family
ID=9271640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8203690A Expired FR2522807B1 (en) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | MAGNETORESISTANCE POSITION SENSOR |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES520701A0 (en) |
| FR (1) | FR2522807B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0512484A1 (en) * | 1991-05-06 | 1992-11-11 | E9 ELETTRONICA S.r.l. | Method and device to transduce and detect displacements by measuring the magnetic field linked to plane conductive lines carrying electrical current |
| EP0849566A1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Position measuring device |
| EP0947804A1 (en) * | 1998-04-02 | 1999-10-06 | Ford Motor Company | Rotational position sensor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3332009A (en) * | 1963-11-04 | 1967-07-18 | United States Steel Corp | Apparatus for detecting the relative location of a member in a selected coordinate direction |
| US3344347A (en) * | 1963-08-23 | 1967-09-26 | Bell Inc F W | Method and apparatus for determining displacement utilizing a hall plate positioned tangential to an arcuate magnetic field |
| US4097802A (en) * | 1975-06-30 | 1978-06-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive field sensor with a magnetic shield which prevents sensor response at fields below saturation of the shield |
-
1982
- 1982-03-05 FR FR8203690A patent/FR2522807B1/en not_active Expired
-
1983
- 1983-03-04 ES ES520701A patent/ES520701A0/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3344347A (en) * | 1963-08-23 | 1967-09-26 | Bell Inc F W | Method and apparatus for determining displacement utilizing a hall plate positioned tangential to an arcuate magnetic field |
| US3332009A (en) * | 1963-11-04 | 1967-07-18 | United States Steel Corp | Apparatus for detecting the relative location of a member in a selected coordinate direction |
| US4097802A (en) * | 1975-06-30 | 1978-06-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive field sensor with a magnetic shield which prevents sensor response at fields below saturation of the shield |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| EXBK/66 * |
| EXBK/70 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0512484A1 (en) * | 1991-05-06 | 1992-11-11 | E9 ELETTRONICA S.r.l. | Method and device to transduce and detect displacements by measuring the magnetic field linked to plane conductive lines carrying electrical current |
| EP0849566A1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Position measuring device |
| US6018881A (en) * | 1996-12-17 | 2000-02-01 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Position measuring system |
| EP0947804A1 (en) * | 1998-04-02 | 1999-10-06 | Ford Motor Company | Rotational position sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2522807B1 (en) | 1985-11-15 |
| ES8405145A1 (en) | 1984-05-16 |
| ES520701A0 (en) | 1984-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2605406A1 (en) | MAGNETIC DEVICE FOR NON-CONTACT TORQUE MEASUREMENT ON A TREE | |
| EP1283409A1 (en) | Detection device | |
| FR2904425A1 (en) | Electric current e.g. direct electric current, measuring device for microelectronic device, has microsensor including magnetic circuit with cores, and detection coil producing inverse feedback magnetic field opposite to magnetic field | |
| FR2902890A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR ADJUSTING THE SENSITIVITY OF A MAGNETORESISTIVE SENSOR | |
| FR2470387A1 (en) | MEASUREMENT TRANSFORMER FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD, PARTICULARLY GENERATED BY A MEASUREMENT CURRENT | |
| FR2734058A1 (en) | AMMETER | |
| FR2647982A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR TEMPERATURE COMPENSATED DETECTION OF THE OSCILLATION OF A RESONANT CIRCUIT | |
| FR2800915A1 (en) | MAGNETO-SENSITIVE COMPONENT IN PARTICULAR SENSOR ELEMENT EQUIPPED WITH MAGNETORESISTANT LAYER SYSTEMS ACCORDING TO A BRIDGE MOUNTING | |
| FR2461995A1 (en) | MAGNETOELECTRIC TRANSDUCER FOR A MAGNETIC RECORDING SYSTEM, AND A RECORDING SYSTEM COMPRISING SUCH A TRANSDUCER | |
| EP1052519B1 (en) | Magnetic detector made on a semiconductive substrate | |
| FR2522807A1 (en) | Position sensor measuring distance or spacing - uses magnetoresistive component, mobile conductor or magnet generates magnet field which varies magneto resistance | |
| EP2834658B1 (en) | Method and device for measuring a magnetic field and the temperature of a magneto-resistive transducer | |
| CA2227032A1 (en) | Hall-effect contactless position sensor | |
| EP0492394B1 (en) | Apparatus for the non-destructive testing of Eddy-Currents with commutation for flux-addition -flux- subtraction | |
| FR2555735A1 (en) | DEVICE FOR INDIRECT CONTACTLESS ELECTRIC MEASUREMENT OF SMALL RACES | |
| FR2494952A1 (en) | MAGNETORESISTANT TRANSDUCER FOR READING A HIGH-DENSITY INFORMATION RECORDING MEDIUM | |
| FR2594956A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE ANGULAR SPEED OF A ROTATING BODY | |
| FR2549596A1 (en) | Method and sensor for displacement measurement. | |
| FR2790313A1 (en) | Non contact inductive sensor for measuring rectilinear or angular displacements | |
| FR3068476B1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LOW MAGNETIC FIELDS | |
| FR2793035A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE AMPLITUDE AND / OR DIRECTION OF A MAGNETIC FIELD | |
| FR2702845A1 (en) | Multiaxial resonance magnetometer. | |
| WO2021084169A1 (en) | Device for measuring an amount of superparamagnetic material and use of such a device | |
| EP1020728B1 (en) | Device for measuring a current in a conductor | |
| FR2585841A1 (en) | Device for measuring a direct current |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |