FR2525776A1

FR2525776A1 - Variable magnetic field influence proximity pick=up - has inductance of thin conductor bonded on magnetic strip placed in oscillator circuit

Info

Publication number: FR2525776A1
Application number: FR8206846A
Authority: FR
Inventors: Didier Hueber
Original assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1983-10-28
Also published as: FR2525776B1

Abstract

The magnetic sensitive proximity pick-up consists of an inductance, which is under the influence of a variable magnetic field, inserted in an electronic circuit having various components for realisation in partic. of an oscillating circuit. The inductance comprises at least one thin conductor of section less than 10 power 4 microns squared. The magnetic circuit comprises at least one thin layer of soft ferromagnetic material of thickness less than 100 um. Either the inductance or the magnetic circuit is plated to the other in as close a manner as possible. In one version the inductance is a conducting wire (1) which is glued in a zig-zag on a flat thin plate (2) having high magnetic permeability. The incident magnetic field (direction H or H') is produced by a permanent magnet or electromagnet. To make the proximity pickup the inductance is inserted in a two-input quadrupole integrated circuit (3,4,5,6), which generates signals whose frequency varies with the proximity of the incident field over a large intermediary range. A capacitor (7) adjusts the frequency of the oscillator in the absence of an incident field. Alternative versions include a hybrid proximity pick-up obtained by deposition of the conductor and magnetic material on a ceramic substrate, and an integrated proximity pick-up obtained by deposition of the conductor and magnetic material on a silicon substrate.

Description

Capteur de proximité a influence magnétique
L'invention concerne les capteurs de proximité à influence magnétique dont la propriété est de fournir une information relative å leur proximité d'un objet produisant ou déviant un champ magnétique
Les capteurs connus de ce type comportent toujours un bobinage entourant un noyau magnétique, lorsqu'ils sont du type à simple magnéto-inductance, et souvent une partie mobile lorsqu'ils sont du type à noyau plongeur.Proximity sensor with magnetic influence
The invention relates to proximity sensors with magnetic influence, the property of which is to provide information relating to their proximity to an object producing or deviating a magnetic field.
Known sensors of this type always include a coil surrounding a magnetic core, when they are of the single magneto-inductance type, and often a movable part when they are of the plunger core type.

Le but de l'invention est de simplifier le capteur luimême et sa fabrication en réalisant un capteur de proximité qui ne comporte aucun bobinage entourant un noyau magnétique, ni aucune partie mobile. The object of the invention is to simplify the sensor itself and its manufacture by producing a proximity sensor which has no winding surrounding a magnetic core, nor any moving part.

Pour cela, conformément å l'invention, l'inductance du capteur variant avec la proximité du champ magnétique est simplement constituée par un conducteur mince de section inférieure a 104t m2 plaqué de façon la plus intime possible sur un matériau ferro-magnétique doux, cristallin ou amorphe, d'épaisseur inférieure à 100 rm. For this, in accordance with the invention, the inductance of the sensor varying with the proximity of the magnetic field is simply constituted by a thin conductor of section less than 104 t m2 plated as intimately as possible on a soft, crystalline ferro-magnetic material. or amorphous, of thickness less than 100 rm.

Le plaquage du conducteur sur le matériau peut être réalisé par simple collage, par exemple à l'aide de colle cyanolite ou époxy, ou par l'utilisation des techniques de dépôt en couches minces des conducteurs De la même façon, le matériau magnétique peut être constitué par un ou plusieurs feuillards laminés minces collés entre eux ou par une couche mince déposée sur un support approprié. The plating of the conductor on the material can be carried out by simple bonding, for example using cyanolite or epoxy adhesive, or by the use of techniques for depositing thin layers of conductors. Similarly, the magnetic material can be consisting of one or more thin laminated strips glued together or by a thin layer deposited on a suitable support.

Pour la constitution du capteur, cette inductance constitue un des éléments d'un circuit oscillant ou relaxateur, complété éventuellement par tout dispositif électronique d'amplification ou de traitement Selon l'invention et pour certaines applications, les composants électroniques de ces divers circuits, oscillateur, amplificateur et de traitement, et l'inductance elle-même sont intégrés ou fixés sur un même support
D'autres particularites de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation et de plusieurs variantes donnees à titre d'exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel
la fig. l représente un capteur de proximité à fil conducteur collé;
la fig. 2 représente un capteur similaire mais à fils conducteurs collés sur les deux faces du matériau magnétique;;
la fig. 3 représente un capteur de proximité hybride obtenu par dépôt de conducteur et de matériau magnétique sur un substrat céramique;
la fig. 4 représente un capteur de proximité intégré obtenu par dépôt de conducteur et de matériau magnétique sur un substrat de silicium permettant l'intégration de l'électro- nique de traitement;
la fig. 5 représente un capteur à fil conducteur enroulé autour d'un support en époxy avec matériau magnétique plaque sur les deux faces; et
la fig. 6 représente un capteur à fil conducteur sérigraphie sur un substrat céramique avec couches magnétiques minces déposées sur les deux faces.For the constitution of the sensor, this inductance constitutes one of the elements of an oscillating or relaxing circuit, possibly supplemented by any electronic amplification or processing device According to the invention and for certain applications, the electronic components of these various circuits, oscillator , amplifier and processing, and the inductor itself are integrated or fixed on the same support
Other particularities of the invention will appear in the following description of an embodiment and of several variants given by way of example and represented in the appended drawing, in which
fig. l represents a proximity sensor with bonded conductive wire;
fig. 2 shows a similar sensor but with conductive wires bonded to both sides of the magnetic material;
fig. 3 shows a hybrid proximity sensor obtained by depositing conductor and magnetic material on a ceramic substrate;
fig. 4 shows an integrated proximity sensor obtained by depositing conductor and magnetic material on a silicon substrate allowing the integration of the processing electronics;
fig. 5 shows a conductive wire sensor wrapped around an epoxy support with magnetic material plate on both sides; and
fig. 6 shows a screen-printed wire sensor on a ceramic substrate with thin magnetic layers deposited on both sides.

Dans l'exemple représenté sur la fig. 1, un fil conducteur l est collé en zig-zag sur le feuillard-2, qui est plat, mince et à haute perméabilité magnétique. Le nombre de circonvolutions du conducteur l peut varier d'une dizaine une centaine selon les dimensions et la fréquence désirées. In the example shown in fig. 1, a conductive wire l is stuck in a zig-zag on the strip-2, which is flat, thin and with high magnetic permeability. The number of convolutions of the conductor l can vary from ten to one hundred depending on the dimensions and the frequency desired.

Le champ magnétique incident, de direction H ou H', ou toute autre direction intermédiaire, peut être produit par un aimant permanent ou un électro-aimant avec ses lignes de force orientées dans le sens représenté par les flèches H ou H'. The incident magnetic field, of direction H or H ', or any other intermediate direction, can be produced by a permanent magnet or an electromagnet with its lines of force oriented in the direction represented by the arrows H or H'.

Pour constituer le capteur de proximité, l'inductance 1-2 est insérée dans un circuit intégré classique quadruple NI (ou"NAND") à deux entrées (respectivement 3, 4, 5 et 6) ou quadruple inverseur monté en relaxateur, qui engendre des signaux dont la fréquence varie avec la proximité du champ incident sur une grande plage intermédiaire. Le condensateur 7 a une capacité déterminée de manière a ajuster la fréquence de l'oscillateur en l'absence de champ incident. To constitute the proximity sensor, the inductor 1-2 is inserted into a classic NI quadruple (or "NAND") integrated circuit with two inputs (respectively 3, 4, 5 and 6) or quadruple inverter mounted as a relaxator, which generates signals whose frequency varies with the proximity of the incident field over a large intermediate range. The capacitor 7 has a capacity determined so as to adjust the frequency of the oscillator in the absence of an incident field.

Pour augmenter la sensibilité du dispositif de captage 1-2, on peut comme dans l'exemple représenté sur la fig. 2, coller deux fils conducteur la et lb respectivement sur les deux faces du matériau magnétique central 2, lequel est constitué par une ou plusieurs tôles magnetiques minces, l'ensemble étant soumis au même champ magnétique H ou H'. To increase the sensitivity of the capture device 1-2, it is possible, as in the example shown in FIG. 2, stick two conductive wires 1a and 1b respectively on the two faces of the central magnetic material 2, which consists of one or more thin magnetic sheets, the assembly being subjected to the same magnetic field H or H '.

Dans une autre variante de réalisation représentée sur la fig. 3, le conducteur lc est deposé par sérigraphie sur la couche mince magnétique 2, elle-même déposée sur un substrat céramique 8. Cette technique permet de réaliser un capteur complet hybride, puisque le condensateur 7 et le circuit intégrés formant le circuit relaxateur décrit en référence à la fig l peuvent être implantés sur la face vierge du substrat céramique, moyennant une gravuré préalable des parties conductrices. In another alternative embodiment shown in FIG. 3, the conductor lc is deposited by screen printing on the magnetic thin layer 2, itself deposited on a ceramic substrate 8. This technique makes it possible to produce a complete hybrid sensor, since the capacitor 7 and the integrated circuit forming the relaxer circuit described in reference to FIG. 1 can be installed on the blank face of the ceramic substrate, by means of a prior etching of the conductive parts.

Dans l'exemple de réalisation de la fig. 4, le capteur de proximité est intégré, c'est-à-dire constitué à partir d'un substrat de silicium 9 sur la face duquel on dépose une couche de passivation 10, avant de déposer sur celle-ci une couche magnétique 2, et sur cette dernière le conducteur id par un procédé classique de métallisation. L'autre face du substrat de silicium 9 est utilisée au préalable pour intégrer le condensateur d'ajustement 7 et les quatre portes 3, 4, 5 et 6 constituant le circuit oscillateur. In the embodiment of FIG. 4, the proximity sensor is integrated, that is to say formed from a silicon substrate 9 on the face of which a passivation layer 10 is deposited, before depositing on it a magnetic layer 2, and on the latter the conductor id by a conventional metallization process. The other face of the silicon substrate 9 is used beforehand to integrate the adjustment capacitor 7 and the four gates 3, 4, 5 and 6 constituting the oscillator circuit.

Selon le mode de réalisation de la fig. 5, le conducteur l est bobiné autour d'une plaque mince non magnétique, par exemple en époxy 11, et deux feuillards minces de matériau magnétique doux 2a et 2b sont collés de façon la plus intime possible de chaque côté de la plaque époxy il, par dessus le conducteur 1. A titre de variante, au lieu de réaliser le bobinage d'un fil 1 sur la plaque époxy il, on peut réaliser une gravure des conducteurs du type circuit imprime double face avec trous de traversée métallisés pour fermer chaque spire. Le nombre de spires de conducteur peut varier là encore d'une dizaine à une centaine selon les dimensions et la fréquence desirées. According to the embodiment of FIG. 5, the conductor 1 is wound around a thin non-magnetic plate, for example made of epoxy 11, and two thin strips of soft magnetic material 2a and 2b are glued as intimately as possible on each side of the epoxy plate 11, over the conductor 1. As a variant, instead of winding a wire 1 on the epoxy plate II, it is possible to etch conductors of the double-sided printed circuit type with metallized through holes to close each turn . The number of conductor turns can again vary from ten to one hundred depending on the dimensions and the frequency desired.

Dans la variante de la fig. 6, le support en époxy il de la fig. 5 est remplacé par un substrat en céramique 12 sur lequel sont sérigraphies les conducteurs le. Les couches minces maqnétiques 2a et 2b sont ensuite déposées sur le substrat céramique 12 par dessus ces conducteurs le. In the variant of FIG. 6, the epoxy support there of FIG. 5 is replaced by a ceramic substrate 12 on which the conductors are screen printed. The thin magnetic layers 2a and 2b are then deposited on the ceramic substrate 12 over these conductors 1c.

Avec toutes les variantes envisagées, on obtient un capteur de proximité qui realise toutes les fonctions voulues sous un très faible volume et à un cout modéré. With all the variants envisaged, a proximity sensor is obtained which performs all the desired functions in a very small volume and at a moderate cost.

Claims

1. Proximity sensor with magnetic influence constituted by an inductance subjected to the influence of a variable magnetic field, and inserted in an associated electronic circuit made up of various components to produce in particular an oscillating or relaxant circuit, characterized in that said inductance is constituted by at least one thin conductor (1, la to le) of section less than 1 4t m2, that the magnetic circuit is constituted by at least one thin layer of a soft, crystalline or amorphous ferromagnetic material of thickness less than lOOysm, and that one of the two, conductor or magnetic circuit, is pressed as intimately as possible on the other.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the plating is carried out by gluing.

3. Sensor according to claim 1, characterized in that the plating is carried out by deposition in a thin layer.

4. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the inductance consists of a thin magnetic layer (2) on one side of which is laid a conductor (1) with a sinuous path.

5. Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inductance is constituted by a thin ferromagnetic layer on each side of which is plated a conductor with a sinuous path (la, lb).

6. Sensor according to one of claims l to 3, characterized in that the inductance is constituted by a thin non-magnetic layer (11, 12), serving as a support for the single conductor (l; the) arranged in turns s' extending alternately on the two faces of this support, and a magnetic circuit constituted by two thin ferromagnetic layers deposited respectively on each of the faces of this support.

7. Sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the entire inductance is produced on a ceramic substrate (8) also serving as a support for the components of the associated electronic circuit (3 to 7) in order to constitute a hybrid whole.

8. Sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the entire inductance is deposited on a semiconductor substrate (9) serving at the same time to constitute the components of the associated electronic circuit (3 to 7 ) to form an integrated whole.