FR2624618A1 - Dispositif de mesure de valeurs electromagnetiques d'une bobine et, en particulier, de mesure de la position de l'armature d'un systeme magnetique a bobine/armature - Google Patents

Dispositif de mesure de valeurs electromagnetiques d'une bobine et, en particulier, de mesure de la position de l'armature d'un systeme magnetique a bobine/armature Download PDF

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Abstract

Un condensateur 1 est connecté en parallèle à un endroit quelconque de ligne d'alimentation 2 de la bobine 8, 7. Afin d'introduire une fréquence excitatrice dans le circuit oscillant, formé par la bobine et le condensateur 1, un générateur 4, ainsi qu'un appareil d'évaluation 5 permettant d'évaluer la fréquence propre du circuit oscillant suivant les techniques de mesure, sont raccordés à la ligne d'alimentation 2. De cette manière, il est possible de mesurer la position de l'armature du système magnétique à bobine/armature à l'aide de moyens se trouvant à distance de celle-ci.

Description

L'invention concerne un dispositif de mesure de valeurs électromagnétiques
d'une bobine et, en particulier, de mesure de la
position de l'armature d'un système magnétique à bobine/armature.
On connaît différents commutateurs et détecteurs servant à mesurer la position de l'armature d'un système magnétique à bobine/ar- mature ou de valeurs électromagnétiques d'une bobine. Il est, par exemple, possible de déterminer une certaine position de l'armature magnétique au moyen d'un détecteur de proximité fonctionnant de manière inductive ou capacitive. Il existe, en outre, des détecteurs de position, comportant par exemple des sondes de Hall ou d'autres composants analogues. Pour mesurer les valeurs électromagnétiques d'une bobine, il existe divers montages de mesure connus. Les résultats de mesure des éléments connus sont partiellement dépendants de la tension d'alimentation et de la température ambiante, donc inexacts. Souvent, on ne peut détecter qu'une ou deux positions de l'armature magnétique. En règle générale, ce sont une ou deux positions extrêmes de l'aimant. Le commutateur ou le détecteur concerné doit se trouver sur l'armature magnétique à mesurer ou du moins à proximité immédiate de celle-ci. Ces inconvénients empêchent une miniaturisation. Il est impossible d'effectuer une mesure avec un appareil, qui se trouve à distance de l'armature magnétique ou de la
bobine en question.
L'invention a pour objet de prévoir un dispositif du genre mentionné au début des présentes, qui permet d'effectuer des mesures à l'aide de moyens qui se trouvent à distance de l'armature magnétique
ou de la bobine à mesurer.
Suivant une caractéristique, un condensateur est connecté en parallèle en un point quelconque de la ligne d'alimentation de. la bobine, qu'en outre sont raccordés à la ligne d'alimentation, un générateur permettant d'appliquer une fréquence excitatrice au circuit oscillant essentiellement formé de l'inductance de la bobine et de la capacité du condensateur, et un appareil d'évaluation permettant d'évaluer par des techniques de mesure la fréquence propre du circuit oscillant. Suivant une autre caractéristique, un oscillateur est relié à
l'entrée du générateur.
Suivant une autre caractéristique, l'appareil d'évaluation est relié à la ligne d'alimentation de la bobine par l'intermédiaire d'un
circuit de découplage.
Suivant une autre caractéristique, un appareil indicateur est
intercalé derrière l'appareil d'évaluation.
Suivant une autre caractéristique, une porte OU sert de générateur qui, par l'intermédiaire de portes ET, reçoit des impulsions négatives d'un convertisseur et qu'un autre convertisseur est relié à la ligne d'alimentation de la bobine, afin de découpler la fréquence de résonance du circuit oscillant formé par l'inductance de la bobine et la capacité du condensateur, et dont le signal de sortie est appliqué à une première entrée d'un comparateur, dont la seconde
entrée reçoit au moins une fréquence nominale.
Suivant une autre caractéristique, plusieurs fréquences nomi-
nales sont appliquées à la seconde entrée du comparateur.
Suivant une autre caractéristique, le système magnétique à
bobine/armature est un système à courant continu.
Suivant une autre caractéristique, le système magnétique à
bobine/armature est un système à courant alternatif.
Suivant une autre caractéristique, le système à bobine/armature
est un électro aimant.
Suivant une autre caractéristique, la bobine est une bobine.
détectrice. Suivant une autre caractéristique, une électronique d'évaluation est réalisée suivant la technique des micro-processeurs, afin d'évaluer suivant les techniques de mesure, la fréquence propre du
circuit oscillant.
Suivant une autre caractéristique, des procédés de garantie des
valeurs mesurées complémentaires sont réalisés dans le micro-proces-
seur afin d'éliminer des perturbations externes.
Suivant une autre caractéristique, des algorithmes complémen-
taires sont réalisés dans le micro-processeur afin d'éliminer des
perturbations externes.
Suivant une autre caractéristique, les procédés de garantie des
valeurs mesurées sont effectués sous forme d'une analyse de vrai-
semblance. Suivant une autre caractéristique, les procédés de garantie des
valeurs mesurées sont effectués sous forme d'une analyse de tendance.
Suivant une autre caractéristique, une ligne transmettant la signalisation de la position de l'armature, qui vient du comparateur, est raccordée à l'entrée d'un amplificateur de réglage qui sert au
réglage de la position de l'armature de l'électro-aimant.
Par rapport aux détecteurs ou montages de mesure connus, l'invention présente l'avantage de rendre possible une mesure continue de la position de l'armature magnétique en question, ou de la valeur magnétique d'une bobine, uniquement par l'intermédiaire de sa ligne de commande déjà existante et à quelque distance que ce soit, sans prévoir de détecteur complémentaire sur l'aimant ni modifier celui-ci dans sa structure. Il est, par exemple, possible, dans le cas d'un électro-aimant, outre la détection des positions extrêmes de son armature, d'interroger à distance, de manière fiable, toutes les - 10 positions intermédiaires de l'armature, de façon que celle-ci puisse
être continuellement surveillée et le cas échéant réglée.
D'autres développements avantageux de l'invention ressortiront
des revendications et de la descriptions suivante.
L'invention sera décrite en considérant un électro-aimant, dont le fonctionnement est celui d'un aimant à courant continu. Dans le dessin: la Fig. 1 est une vue schématique, avec secteur électrique d'un premier exemple de réalisation servant à surveiller les positions de l'armature d'un électro-aimant fonctionnant en aimant à courant continu et faisant partie d'un appareil quelconque, et la Fig. 2 est une vue schématique, avec secteur électrique d'un second exemple de réalisation servant à surveiller deux positions
extrêmes de l'armature de l'électo-aimant suivant la Fig. 1.
Un électro-aimant 3 fonctionnant en aimant à courant continu et faisant partie d'un appareil quelconque 6, Fig. 1 est pourvu d'une armature 7 et d'une bobine 8. Celle-ci est alimentée par un appareil de commande 9, par l'intermédiaire d'une ligne d'alimentation 2, à chaque fois que l'électroaimant doit être actionné. L'appareil de commande 9 peut être par exemple une boite d'alimentation, alimentée par un réseau électrique 10. Un interrupteur 11 est associé à
l'électro-aimant 3, pour pouvoir l'actionner.
L'inductance de la bobine 8 de l'électro-aimant 3 est une
variable, qui dépend de la position de l'armature 7 de l'électro-
aimant 3.
Un condensateur 1 est connecté en parallèle à un endroit quelconque de la ligne d'alimentation 2. Le condensateur 1 présente
une capacité, qui excède largement celle de la ligne d'alimentation 2.
L'inductance de la bobine 8 de l'électro-aimant 3 et la capacité du condensateur 1 forment un circuit à résonance parallèle. Etant donné que la capacité du condensateur 1 est constante, la fréquence de résonance du circuit à résonance parallèle est fonction de la position
de l'armature 7 de l'électro-aimant 3.
Dans un premier exemple de réalisation, un oscillateur 12, Fig. 1 transmet à un émetteur 4 une tension de fréquence prédéter-
minée. La sortie de l'émetteur 4 est connectée à la ligne d'alimenta-
tion 2 de l'électro-aimant 3. La fréquence de résonance du circuit à résonance parallèle, formé par l'inductance de la bobine 8 de l'électroaimant 3 et la capacité du condensateur 1, entraîne une réponse à partir de laquelle il est possible de déterminer la position de l'armature 7 de l'électro-aimant 3, par exemple une des deux positions extrêmes de l'armature, lorsque l'électro-aimant 3 est en état d'excitation ou de nonexcitation, ainsi que toutes les positions intermédiaires de' l'armature. La mesure est effectuée par un appareil d'évaluation 5, qui est raccordé à la ligne d'alimentation 2 de
l'électro-aimant 3, par l'intermédiaire d'un circuit de découplage 13.
Un appareil indicateur 14 est monté derrière l'appareil d'évaluation , pour pouvoir visualiser ou enregistrer la position mesurée de
l'armature 7 de l'électro-aimant 3.
Le second exemple de réalisation Fig. 2, sert à surveiller deux
positions extrêmes de l'armature 7 de l'électro-aimant 3.
Un oscillateur 15 Fig. 2, délivre une tension rectangulaire. Des transducteurs 16 et 17 transforment cette tension rectangulaire en impulsions étroites négatives ou positives. Par l'intermédiaire de portes ET 18, 19, une porte OU 20 et un élément commutateur 21, par exemple un transistor, les impulsions étroites sont envoyées au circuit oscillant parallèle, formé de l'inductance de la bobine 8 et
de la capacité du condensateur 1.
En état d'excitation de l'électro-aimant, les impulsions en pointe négatives produisent une mise hors-circuit impulsionnelle du
circuit oscillant parallèle. En état de non-excitation de l'électro-
aimant 3, les impulsions en pointe positives produisent une connexion impulsionnelle du circuit oscillant parallèle. Comparées à l'inertie de l'armature 7 de l'électro-aimant 3, les impulsions en pointe sont
d'une durée si courte qu'elle n'influencent pas l'armature 7.
Dans chacun des deux états de commande de l'électro-aimant 3, qui sont établis par l'intermédiaire d'une ligne de commande 29, Fig. 2, et d'un inverseur 30, la fréquence du circuit oscillant parallèle
est déterminée par sa fonction de réponse impulsionnelle ou transi-
toire. A cet effet, un transducteur 22 est relié à la ligne d'alimentation 2 de l'électro-aimant 3. Le transducteur 22 est relié à un comparateur 23, qui reçoit la fréquence nominale d'un oscillateur 26 ou 27, par l'intermédiaire d'un contact 24 ou 25. Le comparateur 23 envoie ensuite, par l'intermédiaire d'une ligne 28, un signal d'état
qui dépend de la position momentanée de l'armature 7 de l'électro-
aimant 3.
Le comparateur 23, Fig. 2, peut être réalisé suivant la technique des micro-processeurs. Dans ce cas, le transducteur 22, les oscillateurs 26 et 27 ainsi que les contacts 24 et 25 sont intégrés
dans le micro-processeur.
Il est en outre possible de prévoir l'électronique d'évaluation
sous forme d'un micro-processeur, qui comprendrait alors les oscilla-
teurs 26 et 27, les contacts 24 et 25, l'oscillateur 15, les transducteurs 16 et 17, les portes ET 18, 19, la porte OU 20,
l'inverseur 30, le transducteur 22 ainsi que le comparateur 23.
Dans le cas d'un électro-aimant commandé de façon continue, une mesure continue de la position de l'armature et, en conséquence, une commande précise de la position de l'armature sont possibles. A cet effet, l'électro-aimant est alimenté par son courant d'attaque. La fréquence de résonance momentanée du circuit oscillant parallèle est comparée par le comparateur 23 à une fréquence nominale. Lorsque le signal d'état de l'armature de l'électro-aimant, qui apparaît au niveau de la ligne 28, est appliqué à un amplificateur de réglage adéquat (non représenté), dont la sortie fournit le courant d'induit pour l'électro-aimant, il est possible de régler en continu la
position de l'armature à l'aide de la fréquence nominale, qui sert de.
grandeur de référence.
En ce qui concerne les procédés de mesure décrits ci-dessus, les résistances ohmiques, en particulier la résistance ohmique de la bobine 8 de l'électro-aimant 3, ainsi que celle des fils de liaison peuvent dans une large mesure être négligées. Dans le cas d'une valeur correspondante de la capacité du condensateur 1, on peut aussi négliger les perturbations capacitives, par exemple les capacité des
fils de la ligne d'alimentation 2.

Claims (16)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure des valeurs électromagnétiques d'une bobine et, en particulier, de la position de l'armature d'un système magnétique à bobine/armature, caractérisé en ce qu'un condensateur (1) est connecté en parallèle en un point quelconque de la ligne d'alimentation (2), de la bobine (8, 7), qu'en outre sont raccordés à la ligne d'alimentation (2), un générateur (4) permettant d'appliquer une fréquence excitatrice au circuit oscillant essentiellement formé de l'inductance de la bobine et de la capacité du condensateur (1), et un appareil d'évaluation (5) permettant d'évaluer par des techniques
de mesure la fréquence propre du circuit oscillant.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un
oscillateur (12) est relié à l'entrée du générateur (4).
3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé
en ce que l'appareil d'évaluation (5) est relié à la ligne d'alimentation (2) de la bobine (8) par l'intermédiaire d'un circuit
de découplage (13).
4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce qu'un appareil indicateur (14) est intercalé derrière l'appareil
d'évaluation (5).
5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que une porte OU (20) sert de générateur qui, par l'intermédiaire de portes ET (18, 19), reçoit des impulsions négatives d'un convertisseur (16) et qu'un autre convertisseur (22) est relié à la ligne d'alimentation (2) de la bobine (8), afin de découpler la fréquence de résonance du circuit oscillant formé par l'inductance de la bobine (8) et la capacité du condensateur (1) , et dont le signal de sortie est appliqué à une première -entrée d'un comparateur (23), dont la seconde entrée
reçoit au moins une fréquence nominale.
6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que plusieurs fréquences nominales sont appliquées à la seconde entrée du
comparateur (23).
7. Dispositif suivant l'une des revendications 1.à 6, caractérisé
en ce que le système magnétique à bobine/armature est un système à
courant continu.
8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce que le système magnétique à bobine/armature est un système à
courant alternatif.
9. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé
en ce que le système magnétique à bobine/armature est un électro-
aimant (3).
10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine est une bobine détectrice.
11. Dispositif suivant une des revendication 1 à 10, caractérisé en ce qu'une électronique d'évaluation (311 est réalisée suivant la technique des micro-processeurs, afin d'évaluer suivant les techniques
de mesure, la fréquence propre du circuit oscillant.
12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que des procédés de garantie des valeurs mesurées complémentaires sont réalisés dans le micro-processeur afin d'éliminer des perturbations externes.
13. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que des algorithmes complémentaires sont réalisés dans le micro-processeur
afin d'éliminer des perturbations externes. -
14. Dispositif suivant la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les procédés de garantie des valeurs mesurées sont effectués sous
forme d'une analyse de vraisemblance.
15. Dispositif suivant la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les procédés de garantie des valeurs mesurées sont effectués sous
forme d'une analyse de tendance.
16. Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'une ligne (28) transmettant la signalisation de la position de l'armature (7), qui vient du comparateur (23), est raccordée à l'entrée d'un amplificateur de réglage qui sert au réglage de la
position de l'armature (7) de l'électro-aimant (3).
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