FR2793035A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE AMPLITUDE AND / OR DIRECTION OF A MAGNETIC FIELD - Google Patents

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FR2793035A1 FR0005466A FR0005466A FR2793035A1 FR 2793035 A1 FR2793035 A1 FR 2793035A1 FR 0005466 A FR0005466 A FR 0005466A FR 0005466 A FR0005466 A FR 0005466A FR 2793035 A1 FR2793035 A1 FR 2793035A1
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices

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Abstract

Procédé pour déterminer l'amplitude et/ ou la direction d'un champ magnétique. On applique un premier champ magnétique à au moins un capteur magnétorésistif notamment un élément de capteur GMR avec un premier champ magnétique à définir. On applique à ce capteur magnétorésistif, un champ magnétique de compensation variable dans le temps. On détermine l'instant d'au moins un extremum de l'un des signaux de capteur dépendant du champ magnétique à définir et du champ de compensation en fonction du signal du capteur magnétorésistif. On détermine l'amplitude et/ ou la direction du champ magnétique à définir à partir de l'amplitude et/ ou la direction du champ magnétique de compensation à au moins un instant.Method for determining the amplitude and / or direction of a magnetic field. A first magnetic field is applied to at least one magnetoresistive sensor, in particular a GMR sensor element with a first magnetic field to be defined. A time-varying compensating magnetic field is applied to this magnetoresistive sensor. The instant of at least one extremum of one of the sensor signals dependent on the magnetic field to be defined and on the compensation field is determined as a function of the signal from the magnetoresistive sensor. The amplitude and / or the direction of the magnetic field to be defined is determined from the amplitude and / or the direction of the compensating magnetic field at at least one instant.

Description

I La présente invention concerne un procédé et un dispositif pourI The present invention relates to a method and a device for

déterminer l'amplitude et/ou la direction  determine amplitude and / or direction

d'un champ magnétique.of a magnetic field.

On connaît des dispositifs pour effectuer une dé-  Devices are known for carrying out a

tection d'angle de rotation sans contact par exemple selon le document DE-OS 195 43 562. Dans de tels dispositifs, on a un aimant porté par un arbre rotatif et dont on veut déterminer la position angulaire. Le champ magnétique qui varie avec l'angle de rotation de l'arbre est mesuré à l'aide de deux éléments de capteur ou plus simplement capteurs. Ces capteurs sont par exemple deux capteurs à effet Hall tournés l'un par rapport à l'autre d'un angle de 90 ; on peut également avoir deux capteurs magnétorésistifs décalés de 45 . Les capteurs  non-contact angle of rotation detection for example according to document DE-OS 195 43 562. In such devices, there is a magnet carried by a rotating shaft and whose angular position is to be determined. The magnetic field which varies with the angle of rotation of the shaft is measured using two sensor elements or more simply sensors. These sensors are for example two Hall effect sensors rotated relative to each other by an angle of 90; we can also have two magnetoresistive sensors offset by 45. The sensors

ou éléments de capteur sont alimentés par des signaux de ten-  or sensor elements are supplied by voltage signals

sion alternative déphasés de manière appropriée. La combinai-  alternative phase appropriately out of phase. The combination

son des signaux de sortie fournis par les capteurs donne un  sound of the output signals from the sensors gives a

profil de signal représentatif de la position angulaire.  signal profile representative of the angular position.

Il est également connu d'utiliser des capteurs de champs magnétiques pour déterminer les champs magnétiques dont la direction est statique et l'amplitude varie toutefois  It is also known to use magnetic field sensors to determine the magnetic fields whose direction is static and the amplitude varies however

avec le temps.with time.

Comme capteurs, on connaît à côté des capteurs évoqués ci-dessus également des capteurs GMR, c'est-à-dire  As sensors, we know next to the sensors mentioned above also GMR sensors, that is to say

des capteurs magnétorésistifs géants (" giant magnéto-  giant magnetoresistive sensors ("giant magneto-

resistance " GMR) qui, par comparaison aux capteurs usuels  resistance "GMR) which, compared to usual sensors

AMR (magnétorésistance anisotrope) ont une variation de ré-  AMR (anisotropic magnetoresistance) have a variation in re-

sistance importante en fonction du champ magnétique. En géné-  high resistance depending on the magnetic field. In general

ral, cette variation de résistance dépendant du champ  ral, this variation of resistance depending on the field

magnétique dans de tels capteurs GMR doit toutefois être ex-  magnetic in such GMR sensors must however be ex-

ploitée dans des montages en pont relativement coûteux, car les signaux de capteur générés dépendent de la tension de  used in relatively expensive bridge assemblies, because the sensor signals generated depend on the voltage of

fonctionnement et de la température. Le montage de tels cap-  operation and temperature. The mounting of such cap-

teurs GMR ou résistance dans un montage en pont est, comme indiqué, compliqué et ne permet que des mesures de gradient du champ magnétique si les différents éléments de capteur sont rapprochés dans l'espace. La protection magnétique de  GMR or resistance in a bridge installation is, as indicated, complicated and only allows gradient measurements of the magnetic field if the different sensor elements are brought together in space. The magnetic protection of

deux résistances GMR dans deux ponts est également une opéra-  two GMR resistors in two bridges is also an opera-

tion compliquée et dans le cas des couches minces conductri-  complicated and in the case of thin conductive layers

ces magnétiques, cette solution crée des difficultés avec la  these magnetic, this solution creates difficulties with the

saturation de champ de ces couches, mais alors on peut effec-  field saturation of these layers, but then we can perform

tuer des mesures absolues de champ. La dépendance de la  kill absolute field measurements. The dependence of the

courbe caractéristique du capteur en fonction de la tempéra-  characteristic curve of the sensor as a function of the temperature

ture n'est compensée que dans l'état d'équilibre du pont, de  ture is only compensated in the equilibrium state of the bridge,

sorte qu'un circuit d'exploitation électronique est néces-  so an electronic operating circuit is needed

saire (également à cause de la faible intensité du signal du capteur). La présente invention a pour but de permettre de déterminer de manière aussi simple que possible une amplitude  (also due to the weak signal strength of the sensor). The object of the present invention is to enable an amplitude to be determined as simply as possible.

et/ou une direction de champ magnétique.  and / or a magnetic field direction.

A cet effet, l'invention concerne un procédé du type décrit ci-dessus caractérisé en ce que: - on soumet au moins un capteur magnétorésistif, notamment un élément de capteur GMR, à un premier champ magnétique à déterminer, - on soumet au moins ce capteur magnétorésistif à un champ de compensation magnétique variable dans le temps,  To this end, the invention relates to a method of the type described above, characterized in that: - at least one magnetoresistive sensor, in particular a GMR sensor element, is subjected to a first magnetic field to be determined, - at least one this magnetoresistive sensor with a time-varying magnetic compensation field,

- on détermine à un instant d'au moins un extremum d'un si-  - at least one extremum of a si is determined at a time

gnal dépendant du champ magnétique total composé du champ  general dependent on the total magnetic field composed of the field

magnétique à déterminer et du champ de compensation, si-  magnetic to be determined and the compensation field, if-

gnal provenant du capteur magnétorésistif, et  general from the magnetoresistive sensor, and

- on détermine l'amplitude et/ou la direction du champ ma-  - the amplitude and / or direction of the ma- field is determined

gnétique à définir à partir de la base de l'amplitude et/ou de la direction du champ de compensation à au moins  genetic to be defined from the base of the amplitude and / or direction of the compensation field at least

un instant.a moment.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant: - des moyens pour appliquer un premier champ magnétique à définir à au moins un élément de capteur magnétorésistif, notamment un élément de capteur GMR,  The invention also relates to a device for implementing the method, comprising: means for applying a first magnetic field to be defined to at least one magnetoresistive sensor element, in particular a GMR sensor element,

- des moyens pour agir sur au moins ce capteur magnétorésis-  means for acting on at least this magnetoresistive sensor;

tif avec un champ de compensation magnétique variable dans le temps,  tif with a time-varying magnetic compensation field,

- des moyens pour déterminer au moins un instant d'un extre-  means for determining at least one instant of an extreme

mum de la dérivée en fonction du temps d'un champ magnéti-  mum of the derivative as a function of time of a magnetic field

que global composé du champ magnétique à définir et du champ de compensation, et - des moyens pour déterminer l'amplitude et/ou la direction  that global composed of the magnetic field to be defined and the compensation field, and - means for determining the amplitude and / or the direction

du champ magnétique à définir à partir de la base compre-  of the magnetic field to be defined from the compres-

nant l'amplitude et/ou la direction du champ de compensa-  the amplitude and / or direction of the compensating field

tion à au moins un instant.tion at least a moment.

Selon l'invention, il est possible de déterminer  According to the invention, it is possible to determine

l'amplitude et/ou la direction d'un champ magnétique en pro-  the amplitude and / or direction of a magnetic field in pro-

cédant de manière simple. En déterminant l'amplitude et/ou la direction d'un champ de compensation dont l'amplitude et/ou la direction varient dans le temps, à l'instant d'un extremum du signal de résistance du capteur, c'est-à-dire par exemple à l'instant d'une compensation totale du champ magnétique à déterminer (compensation réciproque des champs magnétiques),  yielding in a simple way. By determining the amplitude and / or the direction of a compensation field whose amplitude and / or direction vary over time, at the instant of an extremum of the resistance signal of the sensor, i.e. say for example at the time of total compensation of the magnetic field to be determined (reciprocal compensation of the magnetic fields),

on peut éviter qu'à la fois la valeur absolue de la résis-  we can avoid both the absolute value of the resistance

tance du capteur (qui dépend par exemple de la température) et la valeur absolue de l'effet du capteur ou la forme de sa fonction ou de sa courbe caractéristique n'influencent la  tance of the sensor (which depends for example on the temperature) and the absolute value of the effect of the sensor or the form of its function or its characteristic curve do not influence the

précision de la mesure. Si l'on exploite par exemple le mou-  measurement accuracy. If, for example, we use the

vement d'aller et venue du champ de compensation, on peut  You can come and go from the compensation field, you can

également compenser l'hystérésis du capteur. Comme la gran-  also compensate for the hysteresis of the sensor. Like the big-

deur à mesurer (résistance du capteur à l'instant de la com-  deur to be measured (resistance of the sensor at the time of comp

pensation totale du champ magnétique total) est transformée  total thinking of the total magnetic field) is transformed

en un temps, on peut représenter simplement de manière numé-  in a time, we can simply represent numerically

rique cette grandeur en utilisant un compteur.  this quantity using a counter.

Selon un mode de réalisation préférentiel du pro-  According to a preferred embodiment of the pro-

cédé de l'invention, au moins un instant de l'extremum du si-  yielded from the invention, at least a moment from the extremum of the

gnal de résistance du capteur magnétorésistif est défini en  resistance of the magnetoresistive sensor is defined in

constatant un changement de signe algébrique grâce à la déri-  noticing an algebraic sign change thanks to the

vée du signal en fonction du temps. Des éléments différencia-  signal as a function of time. Differentiating elements-

teurs qui peuvent déterminer un changement de signe algébrique d'une dérivée en fonction du temps sont simples et  ters that can determine a change of algebraic sign of a derivative as a function of time are simple and

peu coûteux.cheap.

De façon avantageuse, pour déterminer le change-  Advantageously, to determine the change-

ment de signe algébrique, on utilise un différenciateur com-  algebraic sign, we use a differentiator

mandé en saturation, dont le signal de sortie saute lorsqu'on  saturated, the output signal of which jumps when

constate un extremum de la résistance du capteur magnétoré-  finds an extremum in the resistance of the magnetorean sensor

sistif, d'un premier niveau à un second niveau. L'instant du  sistive, from a first level to a second level. The moment of

changement de signe algébrique de la dérivée du signal résis-  change of algebraic sign of the derivative of the resis-

tant du capteur magnétorésistif se définit de manière très précise.  both of the magnetoresistive sensor is very precisely defined.

Selon un autre développement préférentiel du pro-  According to another preferential development of the pro-

cédé de l'invention, on génère la forme de courant utilisée pour créer le champ de compensation à l'aide d'un compteur  yielded from the invention, the current form used to create the compensation field is generated using a counter

numérique et d'un convertisseur numérique/analogique coopé-  and a digital / analog converter cooperated

rant avec ce compteur. De tels composants sont simples et peu  rant with this counter. Such components are simple and few

coûteux; en pratique, ils se sont avérés robustes et fia-  expensive; in practice, they have proven to be robust and reliable.

bles. De façon avantageuse, on effectue le champ de compensation appliqué à au moins un instant en constatant l'état de comptage du compteur numérique à cet instant. Un tel état de comptage se constate de manière simple et sûre et peut s'enregistrer dans une mémoire; cette information est  wheat. Advantageously, the compensation field applied to at least one instant is carried out by observing the counting state of the digital counter at this instant. Such a counting state is observed in a simple and safe manner and can be recorded in a memory; this information is

alors disponible comme mesure de l'amplitude du champ de com-  then available as a measure of the amplitude of the field of com-

pensation et ainsi du champ magnétique à déterminer, dirigé  thinking and so the magnetic field to be determined, directed

dans la direction opposée.in the opposite direction.

Il est en outre possible d'exécuter le champ de compensation appliqué à au moins un instant en constatant la surface sous une tension rectangulaire à la sortie de l'élément différenciateur. Une telle détermination analogique  It is also possible to execute the compensation field applied at least one instant by observing the surface under a rectangular voltage at the output of the differentiating element. Such analog determination

du champ de compensation est avantageuse pour certaines si-  of the compensation field is advantageous for certain

tuations. Au cas o on veut déterminer l'amplitude d'un  kills. In case we want to determine the amplitude of a

champ magnétique de direction connue, on génère avantageuse-  magnetic field of known direction, it is advantageous to generate-

ment à l'endroit du capteur magnétorésistif, un champ de com-  at the location of the magnetoresistive sensor, a com-

pensation variable dans le temps, dirigé à l'opposé du champ magnétique à déterminer. Cela peut se faire par exemple à l'aide d'une bobine enroulée autour du capteur ou à l'aide  thought variable in time, directed opposite the magnetic field to be determined. This can be done for example using a coil wound around the sensor or using

d'un conducteur qui croise le capteur à angle droit par rap-  of a conductor which crosses the sensor at right angles to

port au champ à déterminer. En outre, il est possible de réa-  port to the field to be determined. In addition, it is possible to

liser le capteur pour qu'il compense à zéro, de lui-même le  read the sensor so that it compensates at zero, by itself the

champ magnétique à définir.magnetic field to be defined.

Pour déterminer une amplitude connue dans une di-  To determine a known amplitude in a di-

rection d'un champ magnétique, on génère avantageusement un champ magnétique tournant à l'endroit du capteur, champ dont  rection of a magnetic field, a magnetic field advantageously rotating at the location of the sensor, field of which

l'amplitude correspond à celle du champ magnétique à définir.  the amplitude corresponds to that of the magnetic field to be defined.

Dans ce cas, il est également suffisant de générer un champ magnétique tournant, non modulé qui produit par exemple à des intervalles de 180 , un changement de la fonction de capteur déduite, dans l'hypothèse que l'on se trouve dans la partie de la courbe caractéristique du capteur dépendant de l'intensité du champ. Il est à remarquer que le champ tour- nant magnétique ou le champ de compensation ne possède pas  In this case, it is also sufficient to generate a rotating, unmodulated magnetic field which produces, for example at intervals of 180, a change in the deduced sensor function, assuming that we are in the part of the characteristic curve of the sensor depending on the intensity of the field. It should be noted that the magnetic rotating field or the compensation field does not have

nécessairement la même amplitude que celle du champ à déter-  necessarily the same amplitude as that of the field to be determined-

miner, car même pour des champs d'amplitudes différentes, les extremums du signal de capteur qui se produisent permettent  undermine, because even for fields of different amplitudes, the extremes of the sensor signal that occur allow

de déduire l'information souhaitée.  deduce the desired information.

Pour déterminer à la fois l'amplitude et la di-  To determine both the amplitude and the di-

rection d'un champ magnétique, il est prévu de générer à l'endroit du capteur magnétorésistif, un champ magnétique tournant, modulé en amplitude. Un tel champ magnétique se  rection of a magnetic field, it is planned to generate at the location of the magnetoresistive sensor, a rotating magnetic field, amplitude modulated. Such a magnetic field is

crée par exemple à l'aide de deux courants sinusoïdaux circu-  creates for example using two sinusoidal currents circu-

lant dans des directions orthogonales. Le vecteur résultant d'un champ magnétique ainsi généré passe ainsi comme par exemple dans le cas d'une rotation rapide et d'une modulation lente, sur une spirale, d'une valeur nulle jusqu'à une valeur maximale. Le critère d'exploitation correspond en principe à ce qui a déjà été décrit; l'angle à définir se calcule à partir des valeurs instantanées des courants sinusoïdaux  lant in orthogonal directions. The vector resulting from a magnetic field thus generated thus passes as for example in the case of a fast rotation and a slow modulation, on a spiral, from a zero value to a maximum value. The operating criterion corresponds in principle to what has already been described; the angle to be defined is calculated from the instantaneous values of the sinusoidal currents

(c'est-à-dire des courants sinusoïdaux à l'instant de la sup-  (i.e. sinusoidal currents at the time of the sup-

pression totale du champ magnétique résultant et on calcule  total pressure of the resulting magnetic field and we calculate

le champ à partir de l'amplitude du vecteur somme.  the field from the amplitude of the sum vector.

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un montage pour appliquer un champ magnétique de compensation à un capteur GMR, - la figure 2 montre la courbe caractéristique d'un signal de résistance de capteur en fonction du champ magnétique total,  The present invention will be described below in more detail with the aid of the appended drawings, in which: - Figure 1 is a diagram of an arrangement for applying a compensating magnetic field to a GMR sensor, - Figure 2 shows the characteristic curve of a sensor resistance signal as a function of the total magnetic field,

- la figure 3 montre la courbe du signal fourni par un élé-  - Figure 3 shows the curve of the signal supplied by an element

ment différenciateur limiteur avec le signal de la figure 2 comme signal d'entrée,  differentiating limiter with the signal of FIG. 2 as input signal,

- la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un élé-  - Figure 4 is an exploded perspective view of an element

ment de capteur GMR ave.c des conducteurs de courant pour générer un champ magnétique tournant, - la figure 5 montre la courbe caractéristique d'un signal de capteur à résistance dans le cas d'un champ tournant de compensation, d'amplitude constante, - la figure 6 montre le signal de sortie du capteur d'un différenciateur qui reçoit le signal selon la figure 5  GMR sensor ment with current conductors to generate a rotating magnetic field, - Figure 5 shows the characteristic curve of a resistance sensor signal in the case of a compensating rotating field, of constant amplitude, - Figure 6 shows the output signal from the sensor of a differentiator which receives the signal according to Figure 5

comme signal d'entrée.as an input signal.

La figure 1 montre un élément de capteur GMR 1 avec une isolation 2 appliquée sur un substrat 3. L'isolation  Figure 1 shows a GMR sensor element 1 with insulation 2 applied to a substrate 3. The insulation

2 est munie d'un conducteur électrique 4 comme bande de com-  2 is provided with an electrical conductor 4 as a control strip

pensation du champ. L'élément de capteur GMR 1 est soumis à l'action d'un certain champ magnétique M schématisé par trois  field thinking. The GMR sensor element 1 is subjected to the action of a certain magnetic field M shown diagrammatically by three

flèches parallèles. En faisant passer un courant correspon-  parallel arrows. By passing a corresponding current

dant à travers la bande de compensation de champ 4, on génère  dant through the field compensation band 4, we generate

un champ magnétique de compensation dont la direction est op-  a compensating magnetic field whose direction is op-

posée à celle du champ magnétique M à déterminer.  posed to that of the magnetic field M to be determined.

Le passage du courant à travers la bande de com-  The passage of current through the band of com-

pensation de champ 4 est commandé à l'aide d'un convertisseur  field thinking 4 is controlled using a converter

numérique/analogique 7 soumis à l'action d'un compteur numé-  digital / analog 7 subjected to the action of a digital counter

rique 6. Le compteur numérique 6 est lui-même cadencé par une horloge 8. Le courant est compté à l'aide de la fréquence de cadence générée par l'horloge dans le compteur numérique pour être converti par le convertisseur numérique/analogique 7 en  rique 6. The digital counter 6 is itself clocked by a clock 8. The current is counted using the cadence frequency generated by the clock in the digital counter to be converted by the digital / analog converter 7 into

un courant analogique variable dans le temps. Le champ magné-  a time-varying analog current. The magnetic field

tique (champ de compensation) généré autour de la bande de compensation de champ 4 est ainsi variable selon le courant  tick (compensation field) generated around the field compensation band 4 is thus variable according to the current

variable dans le temps, également en un minimum et un maxi-  variable over time, also in minimum and maximum

mum. Cela signifie que par un choix approprié du courant maximum ou minimum à travers la bande de compensation de champ 4, on garantit qu'à un instant déterminé de manière précise, le champ de compensation magnétique généré par le passage du courant à travers la bande de compensation de champ 4 compense totalement le champ magnétique à mesurer,  mum. This means that by an appropriate choice of the maximum or minimum current through the field compensation band 4, it is guaranteed that at a precisely determined instant, the magnetic compensation field generated by the passage of current through the field band field compensation 4 fully compensates for the magnetic field to be measured,

c'est-à-dire que l'on obtient un champ magnétique total ré-  that is, we obtain a total magnetic field

sultant H égal à zéro. A cet instant (champ magnétique total H résultant égal à zéro), la valeur de la résistance Rcapteur  sultant H equal to zero. At this instant (total magnetic field H resulting equal to zero), the value of the resistor R sensor

de l'élément de capteur GMR est maximale comme cela est re-  of the GMR sensor element is maximum as is

présenté schématiquement à la figure 2.  shown schematically in Figure 2.

Pour déterminer cet instant, on transmet le si-  To determine this instant, we transmit the

gnal de résistance Rcapteur, ou un signal associé au signal de résistance Rcapteur du capteur GMR 1 ou de la couche de  general of Rsensor resistance, or a signal associated with the Rsensor resistance signal of the GMR 1 sensor or the

capteur GMR, par exemple des valeurs d'intensité ou de ten-  GMR sensor, for example intensity or voltage values

sion proportionnelles au signal de résistance, à un élément  proportional to the resistance signal, to an element

différenciateur 5 qui, lorsque le signal de résistance at-  differentiator 5 which, when the resistance signal has

teint le maximum, saute d'un niveau H à un niveau L comme ce-  dye the maximum, jump from level H to level L like this-

la est représenté schématiquement à la figure 3. L'instant du changement de signe algébrique est transmis à un élément de déclenchement 9 par un signal correspondant constatant l'état du compteur numérique à cet instant déterminé et l'enregistrant dans une mémoire numérique. Comme l'état de comptage du compteur numérique est associé sans équivoque à un courant traversant la bande de compensation de champ 4,  1a is shown diagrammatically in FIG. 3. The instant of the change of algebraic sign is transmitted to a trigger element 9 by a corresponding signal noting the state of the digital counter at this determined instant and recording it in a digital memory. As the counting state of the digital counter is unequivocally associated with a current passing through the field compensation band 4,

qui correspond lui-même à un champ de compensation d'une cer-  which itself corresponds to a compensation field of a certain

taine amplitude, on définit ainsi le champ magnétique à mesu-  high amplitude, the magnetic field is thus defined at

rer dont l'amplitude correspond à celle du champ de  rer whose amplitude corresponds to that of the field of

compensation, mais dont le sens est oppose.  compensation, but whose meaning is opposite.

Dans le cas d'un capteur combiné d'angle à 360   In the case of a combined 360 angle sensor

et d'intensité de champ, il faut moduler deux courants sinu-  and field strength, two sinuous currents must be modulated

soïdaux déphasés de 90 pour créer un champ de compensation.  solids phase shifted by 90 to create a compensation field.

Une association de deux bandes de champ de compensation 4a,  A combination of two compensation field bands 4a,

4b perpendiculaires l'une à l'autre à cet effet est représen-  4b perpendicular to each other for this purpose is shown

tée à la figure 4. La vue en perspective, éclatée de la fi-  shown in Figure 4. The exploded perspective view of the figure

gure 4 laisse apparaître entre les bandes de champ de compensation 4a, 4b, un élément GMR 1, en forme de méandres  gure 4 lets appear between the bands of compensation field 4a, 4b, a GMR element 1, in the form of meanders

ainsi que l'isolation 2 entourant cet élément. Par une modu-  as well as the insulation 2 surrounding this element. By a modu-

lation appropriée des courants passant dans les bandes de  appropriate relationship of the currents flowing in the bands of

compensation de champ 4a, 4b, on génère un champ de compensa-  field compensation 4a, 4b, a compensation field is generated

tion d'amplitude et de direction variable. L'exploitation du  variable amplitude and direction. The exploitation of

champ de compensation ou du champ total résultant de la com-  compensation field or the total field resulting from the com-

binaison avec le champ magnétique à mesurer se fait de façon  pairing with the magnetic field to be measured is done so

analogue en utilisant la procédure décrite à la figure 1.  analogous using the procedure described in Figure 1.

Pour déterminer uniquement l'angle d'un champ ma-  To determine only the angle of a ma-

gnétique extérieur à définir, il suffit d'un champ magnétique tournant, non modulé, qui produit à des intervalles de 180 ,  external genetics to be defined, a rotating magnetic field, not modulated, which produces at intervals of 180,

un changement de signe algébrique de la fonction de résis-  a change of algebraic sign of the resistance function

tance déduite du capteur. Il n'est pas nécessaire pour cela que l'amplitude du champ magnétique tournant corresponde à  tance deducted from the sensor. It is not necessary for this that the amplitude of the rotating magnetic field corresponds to

l'amplitude du champ magnétique extérieur que l'on veut dé-  the amplitude of the external magnetic field that we want to

terminer. Cela sera décrit de manière plus détaillée à l'aide des figures 5 et 6. A la figure 5, on suppose que El et E2  finish. This will be described in more detail using FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, it is assumed that El and E2

représentent les valeurs maximale et minimale de la résis-  represent the maximum and minimum values of the resistance

tance du capteur GMR, valeurs qui se produisent lorsque le  GMR sensor tance, values that occur when the

champ de compensation ne correspond pas exactement en ampli-  compensation field does not exactly match in ampli

tude à celles du champ à mesurer. La plage de travail du cap-  study those of the field to be measured. The working range of the cap-

teur GMR (ou élément de capteur) est représentée par une courbe tracée en trait épais entre les points El et E2. On reconnaît par exemple qu'il ne peut y avoir de suppression  The GMR (or sensor element) is represented by a curve drawn in thick lines between the points El and E2. We recognize for example that there can be no deletion

complète réciproque des champs magnétiques et la valeur maxi-  reciprocal complete magnetic fields and the maximum value

male absolue de la résistance pour laquelle on aurait une in-  absolute male of the resistance for which we would have an in-

tensité totale de champ magnétique H égale à zéro est une  total magnetic field density H equal to zero is a

valeur qui n'est pas atteinte ici. La plage angulaire corres-  value which is not reached here. The corresponding angular range

pondant à l'intervalle entre les points El et E2 est ici de comme cela est indiqué à la figure 6. Dans le cas d'une rotation monotone du champ de compensation, on arrive à une variation du signal de résistance de l'élément de capteur 1  laying at the interval between points El and E2 is here as shown in Figure 6. In the case of a monotonic rotation of the compensation field, we arrive at a variation of the resistance signal of the element of sensor 1

entre les valeurs El et E2 (mouvement de va et vient). Lors-  between the values El and E2 (back and forth movement). When-

qu'on atteint le point El ou le point E2, de façon analogue à  that we reach point El or point E2, in a similar way to

ce qui a déjà été décrit en relation avec la figure 1, on ar-  which has already been described in relation to FIG. 1, we ar-

rive à une variation de signe algébrique de la dérivée du si-  shore to a variation of algebraic sign of the derivative of the si-

gnal de résistance que l'on peut de nouveau constater à l'aide d'un différenciateur comme cela est représenté à la  resistance which can be seen again using a differentiator as shown in the

figure 6. Les instants des différents sauts du signal du dif-  figure 6. The instants of the different jumps of the signal of the diff-

férenciateur se produisent simultanément avec un alignement parallèle ou antiparallèle entre le champ de compensation et le champ à mesurer. Si on commande, par exemple, le mouvement angulaire du champ de compensation, de manière numérique, il est possible de façon analogue, de détecter, mémoriser et fournir un signal angulaire existant à l'instant d'un saut du  ferenciator occur simultaneously with a parallel or antiparallel alignment between the compensation field and the field to be measured. If, for example, the angular movement of the compensation field is controlled digitally, it is similarly possible to detect, store and supply an existing angular signal at the time of a jump in the

signal angulaire du différenciateur.  angular signal of the differentiator.

Il est à remarquer que les courants traversant  It should be noted that the currents crossing

les bandes de compensation de champ 4, 4a, 4b en cas de dif-  the field compensation bands 4, 4a, 4b in the event of dif-

ficulté, par exemple à cause d'une forte élévation de tempé-  difficulty, for example because of a sharp rise in temperature

rature, -dans les éléments GMR réalisés comme des conducteurs  erasures, -in GMR elements made as conductors

en couche mince, peuvent être des courants pulsés.  in a thin layer, can be pulsed currents.

REV E N D I C A T I ON SREV E N D I C A T I ON S

1 ) Procédé pour déterminer l'amplitude et/ou la direction d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu': - on soumet au moins un capteur magnétorésistif (1), notam-  1) Method for determining the amplitude and / or the direction of a magnetic field, characterized in that: - at least one magnetoresistive sensor (1) is subjected, in particular

ment un élément de capteur GMR, à un premier champ magné-  a GMR sensor element, with a first magnetic field

tique à déterminer, - on soumet au moins ce capteur magnétorésistif (1) à un champ de compensation magnétique variable dans le temps, - on détermine un instant d'au moins un extremum d'un signal  tick to be determined, - at least this magnetoresistive sensor (1) is subjected to a time-varying magnetic compensation field, - an instant of at least one extremum of a signal is determined

dépendant du champ magnétique total composé du champ ma-  depending on the total magnetic field composed of the ma-

gnétique à déterminer et du champ de compensation, signal provenant du capteur magnétorésistif, et  genetic to be determined and the compensation field, signal from the magnetoresistive sensor, and

- on détermine l'amplitude et/ou la direction du champ ma-  - the amplitude and / or direction of the ma- field is determined

gnétique à définir à partir de la base de l'amplitude et/ou de la direction du champ de compensation à au moins  genetic to be defined from the base of the amplitude and / or direction of the compensation field at least

un instant.a moment.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins cet instant se définit en constatant un changement  2) Method according to claim 1, characterized in that at least this instant is defined by noting a change

de signe algébrique de la dérivée en fonction du temps du si-  of algebraic sign of the derivative as a function of time if

gnal de capteur fourni par le capteur magnétorésistif (1).  general sensor supplied by the magnetoresistive sensor (1).

3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que  3) Method according to claim 2, characterized in that

pour constater le changement de signe algébrique de la déri-  to see the change in the algebraic sign of the deviation

vée en fonction du temps, on utilise un élément différencia-  as a function of time, we use a differentiation element

teur (5) commandé en saturation, dont le signal de sortie saute d'un premier à un second niveau lorsque se produit un  saturation-controlled timer (5), the output signal of which jumps from a first to a second level when a

extremum du signal du capteur magnétorésistif (1).  signal extremum of the magnetoresistive sensor (1).

4 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes,  4) Method according to one of the preceding claims,

caractérisé en ce qu' on génère un courant variable utilisable pour générer le champ de compensation à l'aide d'un compteur numérique (6) et d'un convertisseur numérique analogique (7) coopérant avec de compteur. Il  characterized in that a variable current is used which can be used to generate the compensation field using a digital counter (6) and a digital analog converter (7) cooperating with a counter. he

) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé-   ) Method according to any one of the preceding claims.

dentes, caractérisé en ce qu' on détermine le champ de compensation existant à au moins un instant en déterminant l'état de comptage du compteur numéri-  teeth, characterized in that the compensation field existing at least one instant is determined by determining the counting state of the digital counter

que (6) à au moins un instant.that (6) at least one instant.

6 ) Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4,  6) Method according to one of claims 3 or 4,

caractérisé en ce qu' on détermine le champ de compensation appliqué à au moins un instant en déterminant la surface d'une tension rectangulaire  characterized in that the compensation field applied at least one instant is determined by determining the area of a rectangular tension

à la sortie de l'élément différenciateur (5).  at the exit of the differentiating element (5).

7 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes,  7) Method according to one of the preceding claims,

caractérisé en ce quecharacterized in that

pour déterminer l'amplitude d'un champ magnétique de direc-  to determine the amplitude of a directional magnetic field

tion connu à l'endroit du capteur magnétorésistif (1), on gé-  tion known at the magnetoresistive sensor (1), we manage

nère un champ de compensation, variable dans le temps, de  creates a time-varying compensation field of

sens opposé à celui du champ magnétique à déterminer.  opposite direction to that of the magnetic field to be determined.

8 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes,  8) Method according to one of the preceding claims,

caractérisé en ce quecharacterized in that

pour déterminer une direction d'un champ magnétique d'une am-  to determine a direction of a magnetic field of an am-

plitude connue ou inconnue à l'endroit du capteur magnétoré-  known or unknown fullness at the magnetorean sensor

sistif (1), on génère un champ magnétique tournant.  sistive (1), a rotating magnetic field is generated.

9 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes,  9) Method according to one of the preceding claims,

caractérisé en ce quecharacterized in that

pour déterminer une amplitude et une direction d'un champ ma-  to determine an amplitude and a direction of a ma-

gnétique à l'endroit du capteur magnétorésistif (1), on gé-  magnetic at the location of the magnetoresistive sensor (1),

nère un champ magnétique tournant modulé en amplitude.  generates an amplitude modulated rotating magnetic field.

) Dispositif pour déterminer une amplitude et/ou une di-   ) Device for determining an amplitude and / or a di-

rection d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens pour appliquer un premier champ magnétique à définir à au moins un élément de capteur magnétorésistif (1), notamment un élément de capteur GMR, - des moyens (4, 6, 7) pour agir sur au moins ce capteur magnétorésistif (1) avec un champ de compensation magnétique  rection of a magnetic field, characterized in that it comprises: - means for applying a first magnetic field to be defined to at least one magnetoresistive sensor element (1), in particular a GMR sensor element, - means (4 , 6, 7) to act on at least this magnetoresistive sensor (1) with a magnetic compensation field

variable dans le temps,- des moyens pour déterminer au moins un instant d'un extre-  variable over time, - means for determining at least one instant of an ex-

mum de la dérivée en fonction du temps d'un champ magnéti- que global composé du champ magnétique à définir et du champ de compensation, et- des moyens (9) pour déterminer l'amplitude et/ou la direc- tion du champ magnétique à définir à partir de la base  mum of the derivative as a function of time of a global magnetic field composed of the magnetic field to be defined and the compensation field, and- means (9) for determining the amplitude and / or the direction of the magnetic field to be defined from the ground up

comprenant l'amplitude et/ou la direction du champ de com- pensation à au moins un instant.  including the amplitude and / or the direction of the compensating field at least one instant.

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