FR2766590A1 - Non contact rotating commutator regulator for a magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de réglage à capteur magnétique
L'invention concerne un dispositif de réglage avec un stator et avec un rotor, réglable par rapport au stator dans différentes positions angulaires.Magnetic sensor adjustment device
The invention relates to an adjustment device with a stator and with a rotor, adjustable relative to the stator in different angular positions.
Sur un tel dispositif de réglage utilisé, par exemple, sous forme de commutateur rotatif, les différentes positions angulaires correspondent à différentes positions de commutation. Sur les commutateurs rotatifs conventionnels, les jonctions électriques souhaitées sont établies, dans les différentes positions de commutation, à l'aide de contacts, par exemple sous forme de ressorts à lames et analogues.On such an adjustment device used, for example, in the form of a rotary switch, the different angular positions correspond to different switching positions. On conventional rotary switches, the desired electrical connections are made in the various switching positions by means of contacts, for example in the form of leaf springs and the like.
L'invention vise à créer un dispositif de réglage du genre désigné ci-dessus, sur lequel les différentes positions de commutation soient définies sans contact.The invention aims to create an adjustment device of the type designated above, in which the different switching positions are defined without contact.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un aimant permanent est solidaire du rotor, un capteur magnétique à deux dimensions est assemblé sans possibilité de rotation avec le stator, essentiellement parallèlement au plan dans lequel tourne le champ magnétique produit par l'aimant permanent, et est disposé sans contact en vis-à-vis de l'aimant permanent, et le capteur magnétique fournit un signal proportionnei à la position angulaire respective de l'aimant permanent.According to an essential characteristic of the invention, a permanent magnet is integral with the rotor, a two-dimensional magnetic sensor is assembled without the possibility of rotation with the stator, essentially parallel to the plane in which the magnetic field produced by the permanent magnet rotates, and is arranged without contact opposite the permanent magnet, and the magnetic sensor provides a signal proportional to the respective angular position of the permanent magnet.
Le capteur magnétique bidimensionnel est réalisé de sorte qu'il peut détecter une rotation du champ de l'aimant permanent autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de jonction entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant, en deux dimensions, c'est-à-dire dans des composantes X et Y d'un plan parallèle à celui dans lequel tourne la ligne de jonction entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant permanent.The two-dimensional magnetic sensor is designed so that it can detect a rotation of the field of the permanent magnet around an axis perpendicular to the junction line between the north pole and the south pole of the magnet, in two dimensions, that is to say in components X and Y of a plane parallel to that in which the junction line between the north pole and the south pole of the permanent magnet turns.
Un tel capteur magnétique bidimensionnel peut se composer de magnétorésistances (Rohrbach, Manuel pour l'analyse expérimentale des tensions, VDI-Verlag, 1989, pages 544, 545; Profos/Pfeifer, Manuel de métrologie industrielle, 5sème édition, Oldenbourg, pages 146, 147). Le plan dans lequel toume le champ magnétique produit par l'aimant permanent, est celui dans lequel se déplace la ligne de jonction entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant permanent, lors de la rotation autour de l'axe perpendiculaire à cette ligne. Le capteur magnétique, qui agit en tant que capteur de déplacement angulaire, détecte sans contact la position du champ magnétique, indépendamment de l'intensité de champ de ce demier. La position du champ magnétique est mesurée dans un plan horizontal, et son angle est fixé par rapport à une position zéro préalablement définie.Such a two-dimensional magnetic sensor can be composed of magnetoresistors (Rohrbach, Manual for the experimental analysis of voltages, VDI-Verlag, 1989, pages 544, 545; Profos / Pfeifer, Manual of industrial metrology, 5th edition, Oldenburg, pages 146, 147). The plane in which the magnetic field produced by the permanent magnet is concerned, is that in which the junction line between the north pole and the south pole of the permanent magnet moves, during rotation around the axis perpendicular to this line. The magnetic sensor, which acts as an angular displacement sensor, detects the position of the magnetic field without contact, regardless of the field strength of the latter. The position of the magnetic field is measured in a horizontal plane, and its angle is fixed relative to a previously defined zero position.
L'aimant permanent est disposé le plus près possible, à 1 - 2 mm par exemple, de la surface du capteur magnétique à deux dimensions, de sorte que les lignes de force du champ magnétique passent perpendiculairement , etlou à peu près perpendiculairement, au travers des éléments semi-conducteurs (magnétorésistances) du capteur magnétique bidimensionnel. L'aimant permanent peut avoir une induction magnétique de l'ordre de 20 à 50 mT . Le capteur magnétique à deux dimensions peut être réalisé sous forme de composant d'un circuit intégré, disponible sous forme d'une puce.The permanent magnet is placed as close as possible, 1 - 2 mm for example, from the surface of the two-dimensional magnetic sensor, so that the lines of force of the magnetic field pass perpendicularly, and or almost perpendicularly, through semiconductor elements (magnetoresistors) of the two-dimensional magnetic sensor. The permanent magnet can have a magnetic induction of the order of 20 to 50 mT. The two-dimensional magnetic sensor can be produced as a component of an integrated circuit, available in the form of a chip.
D'une maniére préférentielle, le stator, sur lequel le rotor est guidé en rotation, ainsi que le capteur magnétique, ou le composant électronique auquel est intégré le capteur magnétique, sont assemblés fixement avec une plaque-support.Preferably, the stator, on which the rotor is guided in rotation, as well as the magnetic sensor, or the electronic component in which the magnetic sensor is integrated, are fixedly assembled with a support plate.
D'autres composants électroniques et électriques, assemblés avec le capteur magnétique ou avec le circuit intégré dans lequel se situe le capteur, peuvent être prévus sur la plaque-support. Les signaux de sortie du capteur magnétique, qui peuvent être des signaux analogiques, par exemple des tensions de sortie analogiques, sont analysés etlou traités dans le circuit intégré etlou dans les composants assemblés avec ce dernier. La plaque-support est par exemple réalisable sous forme de carte imprimée.Other electronic and electrical components, assembled with the magnetic sensor or with the integrated circuit in which the sensor is located, can be provided on the support plate. The magnetic sensor output signals, which can be analog signals, for example analog output voltages, are analyzed and / or processed in the integrated circuit and / or in the components assembled with the latter. The support plate can for example be produced in the form of a printed card.
Dans une forme de construction préférentielle, le stator et le capteur magnétique sont disposés sur le même côté superficiel de la plaque-support.In a preferred form of construction, the stator and the magnetic sensor are arranged on the same surface side of the support plate.
II peut être judicieux que le stator, avec le rotor monté sur ce dernier, soit disposé sur l'un des côtés superficiels de la plaque-support, le capteur magnétique étant prévu sur l'autre côté superficiel de la plaque, et que le rotor présente un épaulement, qui pénètre au travers d'une ouverture de la plaque-support. L'aimant permanent est alors disposé sur l'épaulement du rotor. It may be advisable for the stator, with the rotor mounted on the latter, to be arranged on one of the surface sides of the support plate, the magnetic sensor being provided on the other surface side of the plate, and for the rotor has a shoulder which penetrates through an opening in the support plate. The permanent magnet is then placed on the shoulder of the rotor.
Le dispositif de réglage électrique peut être utilisé à la manière d'un commutateur rotatif électrique, les positions angulaires correspondant alors aux positions de commutation de ce commutateur. Le dispositif de réglage électrique est par ailleurs utilisable en tant que simulation de potentiomètre sans contact, les différentes positions angulaires correspondant alors aux réglages correspondants par potentiomètre (rhéostat rotatif) ou aux points de prise d'un élément de tension. The electrical adjustment device can be used in the manner of an electrical rotary switch, the angular positions then corresponding to the switching positions of this switch. The electrical adjustment device can also be used as a simulation of a non-contact potentiometer, the different angular positions then corresponding to the corresponding adjustments by potentiometer (rotary rheostat) or to the pick-up points of a voltage element.
D'autres grandeurs physiques, électriques notamment, peuvent être également réglées ou commutées par une exploitation appropriée des signaux de sortie du capteur magnétique. Le rotor peut tourner de 360 , des positions de commutation adéquates pouvant être prévues à l'intérieur de cette plage angulaire de rotation.Other physical quantities, electrical in particular, can also be adjusted or switched by appropriate use of the magnetic sensor output signals. The rotor can rotate 360, adequate switching positions can be provided within this angular range of rotation.
Dans une solution préférentielle, l'axe du rotor peut être centré par rapport au capteur magnétique.In a preferred solution, the axis of the rotor can be centered relative to the magnetic sensor.
Une haute résolution est obtenue pour les différentes positions angulaires, notamment parce que les positions peuvent être réparties sur une plage de déplacement angulaire de 360". Le dispositif de réglage électrique peut en outre subir un diagnostic et être raccordé à une artère de données. Une durée de vie supérieure est obtenue par rapport aux systèmes mécaniques. Le montage mécanique requis occupe peu d'espace. Le dispositif est par ailleurs adapté à la technique de liaison électrique surfacique (SMD). Une utilisation sans problèmes est garantie, même dans des conditions ambiantes difficiles. Dans l'interface série, seules de faibles dépenses de câblage sont requises. Le système est apte à l'étalonnage. Par rapport aux systèmes mécaniques, une réduction des erreurs de commutation du facteur 10 est en outre obtenue. Comme déjà expliqué, une solution à puce sur circuit intégré est permise.High resolution is obtained for the different angular positions, in particular because the positions can be distributed over an angular displacement range of 360 ". The electrical adjustment device can also be diagnosed and be connected to a data artery. Longer service life is obtained compared to mechanical systems. The mechanical assembly required occupies little space. The device is also suitable for surface electrical connection technique (SMD). Trouble-free use is guaranteed, even under conditions difficult environment In the serial interface, only low wiring costs are required. The system is suitable for calibration. Compared to mechanical systems, a reduction of switching errors by a factor of 10 is also obtained. As already explained , a chip solution on an integrated circuit is permitted.
L'invention sera explicitée à l'aide d'exemples de construction reproduits sur les dessins annexés, qui correspondent à:
Figure 1: un premier exemple de construction, schématisé,
Figure 2: un deuxième exemple de construction, schématisé,
Figure 3: un troisième exemple de construction, schématisé.The invention will be explained with the help of construction examples reproduced in the appended drawings, which correspond to:
Figure 1: a first example of construction, shown schematically,
Figure 2: a second example of construction, shown schematically,
Figure 3: a third construction example, shown schematically.
Les exemples de construction reproduits sur les figures présentent un stator 1 et un rotor 2. Le rotor 2 peut tourner autour d'un axe 8. Le stator 1 est assemblé fixement avec une plaque-support 5. Un composant électronique 9, qui peut comporter un circuit intégré, est en outre assemblé fixement avec la plaquesupport 5, réalisée par exemple sous forme de carte imprimée, dans la technique (SMD) par exemple. Le composant électronique 9 comporte un capteur magnétique bidimensionnel 4 auquel fait face, à une certaine distance d, un aimant permanent 3 disposé sur le rotor 2. L'écartement d entre l'aimant permanent 3 et le capteur magnétique bidimensionnel 4 est le plus faible possible, et peut être de 1 à 2 mm.The construction examples shown in the figures show a stator 1 and a rotor 2. The rotor 2 can rotate around an axis 8. The stator 1 is fixedly assembled with a support plate 5. An electronic component 9, which can include an integrated circuit is also fixedly assembled with the support plate 5, produced for example in the form of a printed card, in the technique (SMD) for example. The electronic component 9 comprises a two-dimensional magnetic sensor 4 which faces, at a certain distance d, a permanent magnet 3 disposed on the rotor 2. The spacing d between the permanent magnet 3 and the two-dimensional magnetic sensor 4 is the smallest possible, and can be 1 to 2 mm.
En fonction de la position angulaire autour de l'axe 8, par rapport au stator 1 eVou au capteur magnétique 4 stationnaire, le capteur 4 bidimensionnel fournit une composante X et une composante Y d'un signal de sortie. Ces deux composantes peuvent être des tensions de sortie analogiques du capteur de champ magnétique 4. Elles sont éventuellement amplifiées et combinées de sorte qu'elles transmettent une information sur la position angulaire de l'aimant permanent 3 ou du rotor 2, assemblé fixement avec ce dernier, par rapport à une position de référence stationnaire, éventuellement prévue sur le stator 1. Depending on the angular position around the axis 8, relative to the stator 1 eVou to the stationary magnetic sensor 4, the two-dimensional sensor 4 supplies an X component and a Y component of an output signal. These two components can be analog output voltages from the magnetic field sensor 4. They are possibly amplified and combined so that they transmit information on the angular position of the permanent magnet 3 or of the rotor 2, fixedly assembled with this last, relative to a stationary reference position, possibly provided on the stator 1.
Dans l'exemple de construction reproduit sur la figure 1, le rotor 2 présente une saillie 7. La saillie 7 s'étend au travers d'une ouverture 6 de la carte imprimée 5.In the example of construction reproduced in FIG. 1, the rotor 2 has a projection 7. The projection 7 extends through an opening 6 of the circuit board 5.
L'aimant permanent 3 est prévu sur le côté inférieur de la saillie 7. Il se situe, comme déjà expliqué, en vis-à-vis et à une faible distance du capteur magnétique bidimensionnel 4. Dans l'exemple de construction de la figure 1, le composant 9, auquel est intégré le capteur magnétique 4 à deux dimensions, se situe sur le côté superficiel inférieur de la plaque-support 5. Le stator 1 se situe sur le côté superficiel supérieur de la plaque 5. La partie essentielle du rotor 2 se situe également sur le côté superficiel supérieur de la plaque-support 5. Dans le cas d'une plaque 5 d'un dimensionnement suffisamment mince, L'aimant permanent peut être également disposé dans le rotor 2 dans un plan dans lequel se situe la surface supérieure de la plaque-support 5, ou légèrement au-dessus.The permanent magnet 3 is provided on the lower side of the projection 7. It is located, as already explained, opposite and at a short distance from the two-dimensional magnetic sensor 4. In the example of construction of the figure 1, the component 9, in which the two-dimensional magnetic sensor 4 is integrated, is located on the lower surface side of the support plate 5. The stator 1 is located on the upper surface side of the plate 5. The essential part of the rotor 2 is also located on the upper surface side of the support plate 5. In the case of a plate 5 of a sufficiently thin dimensioning, the permanent magnet can also be placed in the rotor 2 in a plane in which is locates the upper surface of the support plate 5, or slightly above it.
Dans l'exemple de construction reproduit sur la figure 2, le composant 9, avec le capteur magnétique intégré 4, se situe sur le côté superficiel supérieur de la plaque-support 5. Le stator 1 et le rotor 2 sont également prévus sur le côté superficiel supérieur de la plaque 5. Le stator 1 sert de boîtier pour le composant 9. Dans cet exemple de construction également, L'aimant permanent 3, prévu sur le côté inférieur du rotor 2, se situe en vis-à-vis et à une faible distance du capteur magnétique 4, logé dans le composant 9.In the construction example shown in FIG. 2, the component 9, with the integrated magnetic sensor 4, is located on the upper surface side of the support plate 5. The stator 1 and the rotor 2 are also provided on the side upper surface of the plate 5. The stator 1 serves as a housing for the component 9. In this construction example also, the permanent magnet 3, provided on the lower side of the rotor 2, is located opposite and at a short distance from the magnetic sensor 4, housed in the component 9.
Le rotor 2 peut occuper différentes positions angulaires de rotation par rapport au stator 1. Le rotor 2 peut être alors amené, en continu ou par degrés, dans différentes positions angulaires. Ces positions sont déterminables par des dispositifs tels que ceux connus pour des commutateurs rotatifs conventionnels.The rotor 2 can occupy different angular positions of rotation relative to the stator 1. The rotor 2 can then be brought, continuously or by degrees, into different angular positions. These positions can be determined by devices such as those known for conventional rotary switches.
Les positions angulaires de rotation ou positions de commutation peuvent être par exemple obtenues par une réalisation du rotor et du stator telle que celle décrite dans la publication DE 44 27 833 ou dans le modéle d'utilité allemand G 94 07 626.The angular positions of rotation or switching positions can for example be obtained by making the rotor and the stator such as that described in the publication DE 44 27 833 or in the German utility model G 94 07 626.
Dans l'exemple de construction reproduit sur la figure 3, le capteur magnétique 4 se présente sous forme de puce sans boîtier, directement appliquée sur le stator 1 et assemblée avec ce demier. Le capteur magnétique 4 peut être en outre assemblé avec la surface du stator 1, ou être directement injecté dans le boîtier.In the construction example reproduced in FIG. 3, the magnetic sensor 4 is in the form of a chip without housing, directly applied to the stator 1 and assembled with the latter. The magnetic sensor 4 can also be assembled with the surface of the stator 1, or be directly injected into the housing.
Le boîtier et le capteur magnétique peuvent être adaptés, d'une manière adéquate, aux applications techniques respectives. Un montage direct du capteur magnétique sur la plaque-support 5, réalisée notamment sous forme de carte imprimée, peut être par ailleurs possible. Le rotor 2, avec l'aimant permanent 3, est disposé au-dessous du capteur magnétique 4 à une distance d (de 1 à 2 mm, par exemple).The housing and the magnetic sensor can be suitably adapted to the respective technical applications. A direct mounting of the magnetic sensor on the support plate 5, produced in particular in the form of a printed card, may also be possible. The rotor 2, with the permanent magnet 3, is arranged below the magnetic sensor 4 at a distance d (from 1 to 2 mm, for example).
Les rotors 2 des exemples de construction peuvent tourner de 360". Les positions de commutation ou les positions angulaires de rotation souhaitées peuvent être réparties sur cette plage.The rotors 2 of the construction examples can rotate 360 ". The desired switching positions or angular positions of rotation can be distributed over this range.
D'une manière préférentielle, I'axe 8 du rotor peut être centré par rapport au capteur magnétique 4, pour compenser des tolérances de montage. Ce centrage peut être assuré, par voie électronique, par étalonnage dans un circuit d'évaluation relié au capteur magnétique. Preferably, the axis 8 of the rotor can be centered relative to the magnetic sensor 4, to compensate for mounting tolerances. This centering can be ensured, electronically, by calibration in an evaluation circuit connected to the magnetic sensor.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9709431A FR2766590B1 (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | MAGNETIC SENSOR ADJUSTING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR9709431A FR2766590B1 (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | MAGNETIC SENSOR ADJUSTING DEVICE |
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| FR2766590A1 true FR2766590A1 (en) | 1999-01-29 |
| FR2766590B1 FR2766590B1 (en) | 2006-06-23 |
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ID=9509590
Family Applications (1)
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| FR9709431A Expired - Fee Related FR2766590B1 (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | MAGNETIC SENSOR ADJUSTING DEVICE |
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR2766590B1 (en) |
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1997
- 1997-07-24 FR FR9709431A patent/FR2766590B1/en not_active Expired - Fee Related
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| ROHRBACH: "manuel four l analyse expérimentale des tensions", 1989, VDI-VERLAG, pages: 544 - 545 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2766590B1 (en) | 2006-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| ST | Notification of lapse |
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