FR2944133A1

FR2944133A1 - SYMMETRIC INDUCTOR, ESPECIALLY FOR PROXIMITY DETECTORS

Info

Publication number: FR2944133A1
Application number: FR0901638A
Authority: FR
Inventors: Roger Franchino
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-08
Also published as: ATE557405T1; EP2237292B1; EP2237292A2; EP2237292A3; ES2383511T3

Abstract

The coil (20) has a front face (28) and an opposite face including a package of conductive wires (22) between winding ends (26A, 26B) with superposition of internal winding layers (24i). The winding ends are located on an external winding layer (24n). The winding ends are located at a center of the coil between the front and opposite faces such that the external layer includes two symmetrical portions composed of equal number of wire turns wound in two opposite directions. Independent claims are also included for the following: (1) a proximity detection device comprising an electronic circuit for determining distance of a metallic object with respect to a frontal face of an induction coil (2) a method for fabrication of an induction coil.

Description

INDUCTANCE SYMETRIQUE, EN PARTICULIER POUR DETECTEURS DE PROXIMITE DOMAINE TECHNIQUE L' invention concerne le domaine du bobinage de fil pour fabriquer une inductance qui peut en particulier être utilisée au sein d'un capteur inductif, notamment pour un dispositif permettant de détecter la proximité d'une cible métallique. ETAT DE LA TECHNIQUE The invention relates to the field of wire winding for manufacturing an inductance which can in particular be used within an inductive sensor, in particular for a device making it possible to detect the proximity of an inductive sensor. a metal target. STATE OF THE ART

Les capteurs de proximité trouvent une application privilégiée dans le domaine des automatismes industriels, en particulier dans le contrôle des machines. Différents principes 15 permettent une détection de la distance d'un objet cible par rapport à un autre ; notamment, pour les cibles métalliques, un dispositif de détermination de son éloignement par rapport à un capteur utilise la mesure du courant dans une inductance. Proximity sensors have a privileged application in the field of industrial automation, in particular in the control of machines. Different principles allow detection of the distance of one target object from another; in particular, for the metal targets, a device for determining its distance from a sensor uses the measurement of the current in an inductor.

Le type de capteur 1 utilisé dans un tel dispositif inductif, illustré en figure 1A, comprend 20 ainsi une inductance 2 bobinée autour d'un noyau 3 en matériau ferromagnétique, comme la ferrite, et mise en place dans un boîtier 4 ; avantageusement, le matériau ferromagnétique est un puits 5 dont la coupe longitudinale forme un E de sorte à entourer la bobine 2 sur trois de ses côtés. La détection consiste à mesurer l'influence sur l'inductance 2 des courants de Foucault induits sur la cible métallique 6 par le champ 25 magnétique B généré par ladite inductance 2 : le courant alternatif dans la bobine 2 génère un champ magnétique B à travers le matériau ferromagnétique 5 et devant la face frontale 8 du capteur 1 ; ce champ magnétique B induit des courants de Foucault dans la cible 6 placée à proximité du capteur 1, lesdits courants dépendant de la distance d d'éloignement de la cible 6. Les courants de Foucault génèrent une perte dans l'inductance 2, et il est ainsi 30 possible, en mesurant le facteur de perte de la bobine 2, de déterminer la distance d entre la cible 6 et le front 8 du capteur 1. Cette mesure peut être réalisée par différents dispositifs électroniques (détecteur crête d'un circuit oscillant LC, mesure du temps de décharge de 2663 LPu l'inductance dans une résistance...). Par exemple, à cette fin, l'inductance 2 est associée à un élément capacitif 9 de façon à former un oscillateur excité à sa fréquence de résonance propre. The type of sensor 1 used in such an inductive device, illustrated in FIG. 1A, thus comprises an inductor 2 wound around a core 3 made of ferromagnetic material, such as ferrite, and placed in a housing 4; advantageously, the ferromagnetic material is a well 5 whose longitudinal section forms an E so as to surround the coil 2 on three of its sides. The detection consists in measuring the influence on the inductance 2 of the eddy currents induced on the metal target 6 by the magnetic field B generated by said inductor 2: the alternating current in the coil 2 generates a magnetic field B across the ferromagnetic material 5 and in front of the front face 8 of the sensor 1; this magnetic field B induces eddy currents in the target 6 placed near the sensor 1, said currents depending on the distance d away from the target 6. The eddy currents generate a loss in the inductor 2, and it is thus possible, by measuring the loss factor of the coil 2, to determine the distance d between the target 6 and the front 8 of the sensor 1. This measurement can be performed by different electronic devices (peak detector of an oscillating circuit LC, measurement of the discharge time of 2663 LPu the inductance in a resistor ...). For example, for this purpose, the inductor 2 is associated with a capacitive element 9 so as to form an oscillator excited at its own resonance frequency.

Ce type de détecteur de proximité 10 est particulièrement sensible aux perturbations électromagnétiques. Une des techniques couramment utilisées pour renforcer l'immunité vis-à-vis des perturbations électromagnétiques (CEM) des capteurs inductifs 1 est le blindage de la bobine 2, blindage relié à l'alimentation de l'électronique ; cette solution est cependant parfois lourde à industrialiser et génère un surcoût. This type of proximity detector 10 is particularly sensitive to electromagnetic disturbances. One of the commonly used techniques for enhancing the immunity against electromagnetic interference (EMC) of inductive sensors 1 is the shielding of the coil 2, a shield connected to the power supply of the electronics; this solution is however sometimes heavy to industrialize and generates an additional cost.

La sensibilité CEM peut par ailleurs être réduite par l'utilisation d'éléments symétriques dans le circuit électronique 12 de traitement associé au capteur 1, comme par exemple illustré en figure 1B, avec notamment un oscillateur monté en pont entre deux bras de deux transistors. Il n'en demeure pas moins que la compatibilité électromagnétique n'est pas optimale, en particulier à cause du couplage capacitif résiduel entre l'inductance 2 et le boîtier 4 du capteur 1 : par construction, une dissymétrie subsiste. The sensitivity EMC can moreover be reduced by the use of symmetrical elements in the electronic processing circuit 12 associated with the sensor 1, as for example illustrated in FIG. 1B, with in particular an oscillator mounted in bridge between two arms of two transistors. Nevertheless, the electromagnetic compatibility is not optimal, in particular because of the residual capacitive coupling between the inductor 2 and the housing 4 of the sensor 1: by construction, an asymmetry remains.

EXPOSE DE L'INVENTION Parmi autres avantages, l'invention vise à améliorer l'immunité électromagnétique des capteurs de proximité existants. Plus généralement, l'invention vise à optimiser la symétrie d'une inductance afin de compenser les différents courants pouvant y être induits. DISCLOSURE OF THE INVENTION Among other advantages, the invention aims to improve the electromagnetic immunity of existing proximity sensors. More generally, the invention aims to optimize the symmetry of an inductor to compensate for the different currents that can be induced.

Sous un de ses aspects, l'invention est relative à une inductance dont la dernière couche est symétrique. En particulier, l'inductance est cylindrique et s'étend le long d'un axe entre une face frontale et une face opposée ; elle est composée d'un empilement de couches de spires de fil conducteur enroulé. De préférence, les couches sont alternées, c'est-à-dire que le fil conducteur formant les couches est successivement plus proche de l'une ou l'autre extrémité de l'enroulement ; plus précisément, comme chaque couche provient d'une moitié sur sa longueur du fil composant l'enroulement, chaque moitié étant comprise entre le milieu du fil et une extrémité, de préférence, chaque couche provient d'une première moitié dudit fil et la couche qui lui est superposée provient de l'autre moitié dudit fil. 2663 LPu Ainsi, le couplage capacitif entre le boîtier et le fil de part et d'autre de ses extrémités est équilibré. Selon l'invention, la dernière couche externe de l'inductance est symétrique, et les deux extrémités de l'enroulement sont localisées sensiblement au centre de l'inductance, sur ladite couche externe, de préférence au même endroit : la dernière couche comprend ainsi deux portions de longueur quasi-identique, de même diamètre et de sens d'enroulement inversé. Grâce à cette configuration, les courants de fuite des deux extrémités s'équilibrent, diminuant ainsi le courant de mode différentiel dans la bobine et donc l'effet du couplage avec le boîtier. In one aspect, the invention relates to an inductor whose last layer is symmetrical. In particular, the inductor is cylindrical and extends along an axis between a front face and an opposite face; it is composed of a stack of layers of coils of conductive wire wound. Preferably, the layers are alternating, that is to say that the conductive wire forming the layers is successively closer to one or the other end of the winding; more precisely, since each layer is from one half of its length of the wire component of the winding, each half being between the middle of the wire and one end, preferably each layer comes from a first half of said wire and the layer superimposed on it comes from the other half of the thread. 2663 LPu Thus, the capacitive coupling between the housing and the wire on either side of its ends is balanced. According to the invention, the last outer layer of the inductor is symmetrical, and the two ends of the winding are located substantially in the center of the inductor, on said outer layer, preferably in the same place: the last layer thus comprises two portions of almost identical length, of the same diameter and inverted winding direction. With this configuration, the leakage currents of the two ends are balanced, thereby reducing the differential mode current in the coil and thus the effect of coupling with the housing.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un capteur inductif comprenant une inductance symétrique associée à un noyau ferromagnétique, et de préférence entouré d'un boîtier, avantageusement métallique. Les conducteurs prolongeant les extrémités d'enroulement de l'inductance débouchent du matériau ferromagnétique, avantageusement au niveau d'une base opposée à la face frontale de l'inductance, de préférence par un même orifice, par exemple selon le chemin le plus court. Du fait de cette symétrie, les couplages entre inductance et boîtier sont égalisés, et l'immunité du capteur aux perturbations électromagnétiques est augmentée. According to another aspect, the invention relates to an inductive sensor comprising a symmetrical inductance associated with a ferromagnetic core, and preferably surrounded by a housing, preferably metal. The conductors extending the winding ends of the inductor open ferromagnetic material, preferably at a base opposite the front face of the inductor, preferably through the same orifice, for example according to the shortest path. Because of this symmetry, the couplings between inductor and housing are equalized, and the immunity of the sensor to electromagnetic disturbances is increased.

De préférence, le capteur inductif est associé, par les conducteurs prolongeant les extrémités de son inductance, à une capacité de façon à former un résonateur, et/ou à un circuit électronique permettant de déterminer la proximité d'un objet métallique par rapport à la face frontale de l'inductance. Avantageusement, le dispositif ainsi formé est flottant, les différents composants du circuit électronique, qui sont de préférence symétriques, n'étant pas reliés à la terre. Preferably, the inductive sensor is associated, by the conductors extending the ends of its inductance, with a capacitance so as to form a resonator, and / or with an electronic circuit making it possible to determine the proximity of a metal object to the front face of the inductor. Advantageously, the device thus formed is floating, the various components of the electronic circuit, which are preferably symmetrical, not being connected to the ground.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une inductance telle que précédemment définie. En particulier, le procédé comprend un bobinage, notamment à couches alternées, depuis un point milieu du fil, notamment d'un conducteur métallique, autour d'un mandrin, ledit bobinage s'arrêtant sensiblement au centre de l'inductance formée pour chacun des deux approvisionnements de fil. In another aspect, the invention relates to a method of manufacturing an inductor as defined above. In particular, the method comprises a winding, in particular with alternating layers, from a midpoint of the wire, in particular a metal conductor, around a mandrel, said winding stopping substantially in the center of the inductance formed for each of the two wire supplies.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 2663 LPu D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES 2663 LPu Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of illustration and in no way limiting, represented in the accompanying figures.

Les figures lA et 1B, déjà décrites, illustrent le principe de la détection inductive de proximité. FIGS. 1A and 1B, already described, illustrate the principle of inductive proximity detection.

La figure 2 montre une inductance et un capteur selon l'invention. Figure 2 shows an inductor and a sensor according to the invention.

Les figures 3A à 3F représentent un procédé de bobinage pour une inductance selon l'invention. FIGS. 3A to 3F show a winding process for an inductor according to the invention.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE 15 Tel que schématisé en figure 1B, un dispositif de détection 10 à capteur inductif du type illustré en figure lA est équivalent à un circuit électronique comprenant en parallèle une résistance R(d) dépendant de la distance d entre front 8 de capteur 1 et objet à détecter 6 et une inductance L correspondant à la bobine 2. Un courant de fuite s'écoule de chacune des 20 bornes de l'inductance vers le boîtier 4 par deux capacités parasites Cl et C2 représentatives du couplage entre le boîtier 4 et l'inductance 2. L'ensemble est raccordé à un circuit de traitement 12, de préférence à éléments électroniques symétriques, avec en particulier formation d'un circuit résonant R(d)LC, par l'association au capteur 1 de l'élément capacitif 9. Ainsi, le circuit équivalent du dispositif 10 de détermination de 25 l'éloignement d'un objet métallique 6 est un oscillateur symétrique constitué de deux paires de transistors bipolaires complémentés, d'un résonateur LC constitué d'une inductance 2 en parallèle avec un condensateur 9 ; le résonateur est monté en pont entre les points milieu de chacune des deux paires de transistors. La base de chacun des transistors est reliée au collecteur du transistor voisin créant ainsi un circuit instable oscillant à la 30 fréquence propre du résonateur. 10 2663 LPu Selon l'invention, une technique particulière de bobinage permet de fabriquer une inductance symétrique permettant d'égaliser les deux capacités de couplage parasite : Cl = C2. De fait, un bobinage classique consiste à enrouler autour d'un mandrin un fil de cuivre depuis une de ses extrémités, ce qui crée une dissymétrie en raison de la sortie 14 plus ou moins éloignée du centre, et donc du boîtier 4 : voir figure 1A. Des techniques de bobinage alterné existent, tel que présenté dans le document JP 2007165757 : le bobinage est commencé à partir d'un point milieu du fil de l'enroulement et réalisé de chaque côté de ce point milieu, notamment en entrelaçant les couches, de sorte que les extrémités de l'enroulement sont toutes les deux localisées vers l'extérieur de la bobine 2. Ainsi, les deux brins sont enroulés à tour de rôle autour du noyau par couches successives, avec inversion de la provenance du fil par rapport à chaque moitié d'approvisionnement d'une couche sur l'autre de façon à ce que le courant de la bobine tourne toujours dans le même sens, garantissant l'effet d'inductance. Or, même si la distance entre les deux extrémités 14 de l'enroulement 2 et le boîtier 4 devient quasiment identique, il apparaît que les capacités de couplage Cl, C2 restent différentes. DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT As shown diagrammatically in FIG. 1B, an inductive sensor detection device 10 of the type illustrated in FIG. 1A is equivalent to an electronic circuit comprising in parallel a distance-dependent resistor R (d). d between the sensor front 8 and the object to be detected 6 and an inductance L corresponding to the coil 2. A leakage current flows from each of the 20 terminals of the inductor to the housing 4 by two parasitic capacitances C1 and C2 representative coupling between the housing 4 and the inductor 2. The assembly is connected to a processing circuit 12, preferably with symmetrical electronic elements, with in particular formation of a resonant circuit R (d) LC, by the association to the sensor 1 of the capacitive element 9. Thus, the equivalent circuit of the device 10 for determining the distance of a metal object 6 is a symmetrical oscillator consisting of two pairs of tr complementary bipolar ansistors, of an LC resonator consisting of an inductor 2 in parallel with a capacitor 9; the resonator is bridged between the middle points of each of the two pairs of transistors. The base of each of the transistors is connected to the collector of the neighboring transistor thus creating an unstable circuit oscillating at the natural frequency of the resonator. According to the invention, a particular winding technique makes it possible to manufacture a symmetrical inductance making it possible to equalize the two parasitic coupling capacitors: Cl = C2. In fact, a conventional winding is to wind around a mandrel a copper wire from one of its ends, which creates an asymmetry due to the output 14 more or less remote from the center, and therefore the housing 4: see figure 1A. Alternating winding techniques exist, as presented in JP 2007165757: the winding is started from a mid-point of the winding wire and made on each side of this midpoint, in particular by interlacing the layers, of so that the ends of the winding are both located towards the outside of the coil 2. Thus, the two strands are wound in turn around the core in successive layers, with inversion of the origin of the wire relative to each half of supply of a layer on the other so that the current of the coil turns always in the same direction, guaranteeing the effect of inductance. However, even if the distance between the two ends 14 of the winding 2 and the housing 4 becomes almost identical, it appears that the coupling capacitors C1, C2 remain different.

L'invention, tel que schématisé en figure 2, propose une autre configuration symétrique de la bobine en optimisant la symétrie de sa couche externe. De fait, la dernière couche de l'enroulement est en écran entre le boîtier et les couches du dessous : il a été montré grâce à la solution qu'elle influence fortement le couplage et qu'une modification de sa structure selon l'invention augmente de façon notable l'immunité CEM d'un capteur inductif. The invention, as shown diagrammatically in FIG. 2, proposes another symmetrical configuration of the coil by optimizing the symmetry of its outer layer. In fact, the last layer of the winding is in screen between the housing and the layers of the bottom: it has been shown thanks to the solution that it strongly influences the coupling and that a modification of its structure according to the invention increases noticeably the EMC immunity of an inductive sensor.

Ainsi, l'inductance 20 selon l'invention est réalisée à partir d'un fil conducteur 22, notamment du cuivre, tel que dans l'art antérieur. Le fil 22 est bobiné en une pluralité de couches 24, avantageusement selon le principe des couches alternées : en s'éloignant de la première couche 241, qui comprend le point milieu de la longueur de fil 22 formant l'enroulement 20, les couches suivantes appartiennent successivement à l'une et l'autre des moitiés du fil. En regardant l'enroulement depuis une même direction D parallèle à son axe AA, les spires juxtaposées formant une première couche 24i sont enroulées dans le sens direct et les spires formant une deuxième couche 24i+i superposée à la première sont enroulées dans le sens inverse afin de conserver le même sens de rotation du courant dans la bobine. Cette technique permet d'augmenter encore la symétrie de l'inductance 20, en 2663 LPu équilibrant le couplage capacitif avec le boîtier, mais n'est pas indispensable (on peut ainsi considérer un bobinage alternatif de plusieurs couches dans le même sens). Thus, the inductor 20 according to the invention is made from a conductive wire 22, in particular copper, as in the prior art. The wire 22 is wound in a plurality of layers 24, advantageously according to the principle of alternating layers: away from the first layer 241, which comprises the midpoint of the length of wire 22 forming the winding 20, the following layers belong successively to one and the other of the halves of the thread. Looking at the winding from the same direction D parallel to its axis AA, the juxtaposed turns forming a first layer 24i are wound in the forward direction and the turns forming a second layer 24i + 1 superimposed on the first are wound in the opposite direction in order to keep the same direction of rotation of the current in the coil. This technique makes it possible to further increase the symmetry of the inductor 20, in 2663 LPu balancing the capacitive coupling with the housing, but is not essential (it is thus possible to consider an alternating winding of several layers in the same direction).

Selon l'invention, les deux extrémités 26A, 26B de l'enroulement de fil 22 sont localisées sur la couche externe 24n de l'inductance, la plus éloignée de l'axe AA, et se rejoignent sensiblement au centre de l'enroulement le long de cet axe AA. Le nombre n de couches 24; est constant sur la longueur de l'inductance 20, c'est-à-dire que, en regardant depuis la même face frontale 28 de l'inductance 20, la dernière couche 24r, de l'enroulement est composée pour moitié de spires enroulées dans le sens direct et pour moitié de spires dans le sens inverse ; avantageusement, sur la même spire externe centrale 26 se trouvent une première extrémité 26A d'enroulement provenant de la face frontale 28 et bobinée dans un sens, et une deuxième extrémité 26B d'enroulement provenant de la face opposée et bobinée dans le sens inverse, la longueur de fil 22 entre chacune des faces et ladite spire centrale 26 étant sensiblement identique. Les courants circulant dans chacune des portions de la dernière couche 24n sont donc symétriques, les capacités parasites de couplage avec le boîtier sont égales (Cl = C2 = Csyn,), et le bruit généré par le courant différentiel est minimisé. According to the invention, the two ends 26A, 26B of the winding wire 22 are located on the outer layer 24n of the inductor, the furthest from the axis AA, and meet substantially in the center of the winding the along this AA axis. The number n of layers 24; is constant over the length of the inductor 20, that is to say that, by looking from the same end face 28 of the inductor 20, the last layer 24r of the winding is composed half of coiled turns in the forward direction and half turns in the opposite direction; advantageously, on the same central external turn 26 is a first winding end 26A coming from the end face 28 and wound in one direction, and a second winding end 26B coming from the opposite face and wound in the opposite direction, the length of wire 22 between each of the faces and said central turn 26 being substantially identical. The currents flowing in each of the portions of the last layer 24n are therefore symmetrical, parasitic coupling capacitances with the housing are equal (Cl = C2 = Csyn,), and the noise generated by the differential current is minimized.

Le procédé de réalisation du bobinage de l'inductance 20 selon l'invention peut être identique aux procédés existants, avec une modification simple en ce qui concerne la fin du bobinage. En particulier, un bobinage alterné classique est réalisé, à l'exception de la dernière couche 24ä qui est réalisée lorsque les deux approvisionnements sont localisés de part et d'autre de l'enroulement : chacun des approvisionnements est alors déplacé sur la moitié de la longueur les séparant. Notamment, tel qu'illustré dans les figures 3A à 3F, le fil conducteur 22 est initialement réparti sur deux dispositifs d'approvisionnement 30A, 30B. Le fil 22 est enroulé depuis un point milieu 32 autour d'un mandrin 34, chaque couche 24; étant par exemple constituée en fixant alternativement au mandrin 34 un des deux approvisionnements 30i et en débitant le fil 22 de l'autre. Par exemple, pour le bobinage de la couche 241, l'approvisionnement 30A est fixé au mandrin 34 (figure 3A), l'ensemble est mis en rotation alors que l'approvisionnement 30B débite le fil 22 en se déplaçant le long du mandrin 34 ; lorsque toute la longueur de l'inductance 20 (inférieure ou égale à celle du mandrin 34) a été couverte (figure 3B), l'approvisionnement 30B est 2663 LPu fixé à son tour au mandrin 34 alors que l'approvisionnement 30A est libéré afin de préparer le bobinage de la deuxième couche (figure 3C) ; le mandrin 34 est mis en rotation en sens inverse alors que l'approvisionnement 30A débite le fil en se déplaçant le long du mandrin 34. Ces étapes (avec inversion des sens de déplacement relatif des approvisionnements 30 par rapport au mandrin 34) se reproduisent jusqu'au bobinage de l'avant-dernière couche 24i_1. La dernière couche 24,, peut être commencée lorsque les deux approvisionnements 30i sont positionnés de part et d'autre du mandrin 34 (figure 3E) : en fait, chacun des déplacements des approvisionnements 30i est arrêté au milieu de l'inductance 20, correspondant sensiblement au milieu du mandrin 34, la première moitié de la dernière couche 24ä provenant de l'approvisionnement 30A étant complétée en débitant l'autre approvisionnement 30B (figure 3F). Toute autre technique de bobinage est envisageable, par exemple en démarrant le bobinage depuis un point milieu 32 du fil localisé sensiblement au centre du mandrin 34. The method for producing the inductance winding 20 according to the invention may be identical to the existing methods, with a simple modification as regards the end of the winding. In particular, a conventional alternating winding is performed, with the exception of the last layer 24a which is produced when the two supplies are located on either side of the winding: each of the supplies is then moved over half of the winding. length separating them. In particular, as illustrated in FIGS. 3A to 3F, the conducting wire 22 is initially distributed over two supply devices 30A, 30B. The wire 22 is wound from a midpoint 32 around a mandrel 34, each layer 24; for example being constituted by alternately fixing the mandrel 34 one of the two supplies 30i and debiting the wire 22 of the other. For example, for the winding of the layer 241, the supply 30A is fixed to the mandrel 34 (FIG. 3A), the assembly is rotated while the supply 30B delivers the wire 22 while moving along the mandrel 34 ; when the entire length of the inductor 20 (less than or equal to that of the mandrel 34) has been covered (Figure 3B), the supply 30B is 2663 LPu fixed in turn to the mandrel 34 while the supply 30A is released so preparing the winding of the second layer (Figure 3C); the mandrel 34 is rotated in the opposite direction while the supply 30A delivers the wire moving along the mandrel 34. These steps (with reversal of the relative direction of movement of the supplies 30 with respect to the mandrel 34) are repeated until to the winding of the penultimate layer 24i_1. The last layer 24 ,, can be started when the two supplies 30i are positioned on either side of the mandrel 34 (FIG. 3E): in fact, each of the displacements of the supplies 30i is stopped in the middle of the inductance 20, corresponding substantially in the middle of the mandrel 34, the first half of the last layer 24a from the supply 30A being completed by debiting the other supply 30B (Figure 3F). Any other winding technique is conceivable, for example by starting the winding from a midpoint 32 of the wire located substantially in the center of the mandrel 34.

Par le procédé selon l'invention, on obtient une inductance 20 dont la dernière couche 24n est divisée en deux portions de même taille enroulées symétriquement : les capacités parasites de couplage Csym avec un boîtier sont égales, et le bruit généré par le courant différentiel est minimisé. By the method according to the invention, an inductance 20 is obtained whose last layer 24n is divided into two portions of the same size wound symmetrically: the parasitic coupling capacitances Csym with a housing are equal, and the noise generated by the differential current is minimized.

De fait, l'inductance 20 obtenue selon l'invention est, tel qu'usuel, mise en place dans un capteur 40 comprenant un noyau ferromagnétique 42 ; avantageusement, le matériau ferromagnétique 42 forme un puits, notamment de section en E le long de son axe AA, dans lequel la bobine 20 est insérée. La face frontale 28 de l'inductance 20 forme la face frontale du capteur 40 par rapport à laquelle la distance d de proximité d'une cible 6 est déterminée. Les conducteurs 22 prolongeant de chaque côté les extrémités 26A, 26B de l'enroulement débouchent du noyau 42 par un orifice 44, de préférence unique ; cet orifice 44 peut être centré sur l'axe de l'inductance 20 mais il est préférable que le conducteur 22 débouche directement par un orifice 44 localisé au niveau de la couche externe 24ä de l'enroulement 20 pour minimiser la longueur de conducteur 22. Tel qu'usuel, le capteur 40 est couplé à un circuit électronique 12, de préférence non relié à la terre, avantageusement à éléments symétriques afin de former un dispositif flottant 10' de détermination de la proximité. Le capteur 40 comprend par ailleurs un boîtier 46 cylindrique qui, 2663 LPu avantageusement, se prolonge au-delà de la face opposée du E ferromagnétique de façon à pouvoir loger le circuit électronique 12 : l'ensemble du dispositif de détection de proximité 10' selon l'invention est alors contenu dans le boîtier 46. In fact, the inductor 20 obtained according to the invention is, as usual, placed in a sensor 40 comprising a ferromagnetic core 42; advantageously, the ferromagnetic material 42 forms a well, in particular of section E along its axis AA, in which the coil 20 is inserted. The front face 28 of the inductor 20 forms the front face of the sensor 40 with respect to which the distance d of proximity of a target 6 is determined. The conductors 22 extending on each side the ends 26A, 26B of the winding open the core 42 through a hole 44, preferably single; this orifice 44 may be centered on the axis of the inductor 20 but it is preferable for the conductor 22 to open directly through an orifice 44 located at the level of the outer layer 24 of the winding 20 to minimize the length of conductor 22. As usual, the sensor 40 is coupled to an electronic circuit 12, preferably not earthed, preferably to symmetrical elements to form a floating device 10 'for determining the proximity. The sensor 40 furthermore comprises a cylindrical casing 46 which, advantageously 2663 LPu, extends beyond the opposite face of the ferromagnetic E so as to accommodate the electronic circuit 12: the whole of the proximity detection device 10 'according to the invention is then contained in the housing 46.

Grâce à la solution selon l'invention, il a été noté une nette amélioration l'immunité CEM des détecteurs inductifs qui peut aller jusqu'à un gain de un niveau en norme IEC 61000-4-6 (c'est-à-dire en présence d'un champ radiofréquence de 150 kHz à 80 MHz) : un dispositif du commerce tenant 3 V par rapport à la norme, et donc qualifié pour le niveau 2, dans lequel l'inductance est modifiée selon l'invention, supporte 10 V et donc se qualifie pour le niveau 3 de la même norme. Plus précisément des tests ont été menés par mesure de l'amplitude du signal aux bornes du résonateur tel que représenté en figures 1B et 2, c'est-à-dire une mesure représentant le facteur de qualité, avec un générateur IEC 61000-4-6 (source de tension sinusoïdale modulé en amplitude sous 5012) relié aux entrées/sorties du dispositif électronique 10, 10' via un réseau de couplage/découplage. Thanks to the solution according to the invention, it has been noted a clear improvement of the EMC immunity of the inductive detectors which can go up to a gain of one level in IEC 61000-4-6 (that is to say in the presence of a radiofrequency field of 150 kHz to 80 MHz): a commercial device holding 3 V with respect to the standard, and therefore qualified for level 2, in which the inductance is modified according to the invention, supports 10 V and therefore qualifies for level 3 of the same standard. More specifically, tests were conducted by measuring the amplitude of the signal across the resonator as shown in FIGS. 1B and 2, that is to say a measurement representing the quality factor, with an IEC 61000-4 generator. -6 (5012 amplitude modulated sinusoidal voltage source) connected to the inputs / outputs of the electronic device 10, 10 'via a coupling / decoupling network.

En l'absence de perturbation externe, la tension aux bornes de l'inductance 2, 20 est une sinusoïde de fréquence égale à la fréquence propre du circuit LC : l'influence des deux capacités parasites Cl, C2 de la bobine 2, respectivement des deux capacités parasites Csym de la bobine 20 selon l'invention, est négligeable, même si celles-ci ne sont pas équilibrées, tant que leur valeur est nettement inférieure à la capacité C de l'élément d'accord 9 de l'oscillateur (typiquement de l'ordre de 1 nF). Lorsque les capteurs 1, 40 sont soumis à une perturbation issue du générateur susmentionné, la tension aux bornes de l'inductance 2, 20 devient dépendante des capacités de couplage ICI, C2, Csym } avec un phénomène de battement entre la fréquence propre de l'oscillateur et la fréquence du générateur perturbateur, ce qui fait fluctuer l'enveloppe du signal en valeur de crête de tension. Cette fluctuation permet de déterminer un facteur de distorsion, correspondant à la variation d'amplitude par rapport à l'amplitude nominale. In the absence of external disturbance, the voltage across the inductance 2, 20 is a sinusoid of frequency equal to the natural frequency of the LC circuit: the influence of the two parasitic capacitances C1, C2 of the coil 2, respectively two parasitic capacitances Csym of the coil 20 according to the invention is negligible, even if they are not balanced, as long as their value is significantly lower than the capacitance C of the tuning element 9 of the oscillator ( typically of the order of 1 nF). When the sensors 1, 40 are subjected to a disturbance from the aforementioned generator, the voltage across the inductor 2, 20 becomes dependent on the coupling capacitors IC1, C2, Csym} with a beat phenomenon between the natural frequency of the oscillator and the frequency of the disturbing generator, which causes the envelope of the signal to fluctuate in voltage peak value. This fluctuation makes it possible to determine a distortion factor, corresponding to the variation of amplitude with respect to the nominal amplitude.

Ainsi, dans des détecteurs 10 de proximité classiques de trois tailles différentes, les capacités Cl et C2 ont été mesurées : on constate sur le tableau I que la différence entre les deux peut être importante, de l'ordre de 10 à 40 %. Chaque capacité de couplage Csym 2663 LPu d'une inductance 20 dans un capteur 40 selon l'invention de même taille est sensiblement égale à la moyenne entre ces deux variables Cl, C2. Chacun des dispositifs 10, 10' a été soumis à un signal perturbateur de 10 V, correspondant au niveau 3 de la norme (modulé à 80 % à une fréquence de 1 kHz), à une fréquence proche de la fréquence propre du dispositif. La variation d'amplitude de la tension de la bobine 2, 20 en présence de cette perturbation par rapport à l'amplitude nominale a été déterminée, donnant un facteur de distorsion. Puis, le gain a été mesuré par le rapport entre la tension maximale supportée par le dispositif dissymétrique 2, 10 et le dispositif symétrique 20, 10' pour tenir une distorsion identique (en l'occurrence, le pourcentage identifié précédemment pour un dispositif symétrique). Par exemple le tableau I montre qu'une bobine symétrique 20 de 30 mm accepte une perturbation d'entrée 2,93 fois supérieure à une bobine dissymétrique 2 pour le même niveau de distorsion du signal de mesure : en présence d'une perturbation de 10 V, l'amplitude nominale d'environ 0,6 V varie de 179 mV pour une bobine symétrique et de 300 mV pour une bobine dissymétrique ù pour varier de seulement 179 mV, la bobine dissymétrique 2 ne peut être perturbée que par 3,41 V au maximum. C1 C2 distorsion Csym Gain en tenue CEM 12 mm 3,9 pF 3 pF 44 % 3,45 pF 2,41 7,6 dB 18 mm 3,2 pF 3 pF 32,3 % 3,1 pF 1,33 2,5 dB 30 mm 8,7 pF 6,3 pF 50 % 7,5 pF 2,93 9,3 dB Tableau I : tenue électromagnétique pour des bobines de trois diamètres différents Le tableau I montre que, par la solution selon l'invention, en équilibrant les deux capacités parasites Cl, C2 de la bobine par rapport au boîtier, le bruit de mode différentiel est minimisé. Le bruit de mode commun existe toujours mais est sans influence étant donné que l'ensemble de l'électronique 12 se met au potentiel du perturbateur. L'immunité CEM des capteurs 20 flottants (dont l'électronique 12 n'est pas référencée à la terre) est donc renforcée d'un facteur pouvant avoisiner 10 dB. Thus, in conventional proximity sensors of three different sizes, the capacitances C1 and C2 have been measured: it can be seen in Table I that the difference between the two can be large, of the order of 10 to 40%. Each coupling capacitance Csym 2663 LPu of an inductor 20 in a sensor 40 according to the invention of the same size is substantially equal to the average between these two variables C1, C2. Each of the devices 10, 10 'has been subjected to a 10 V interference signal, corresponding to level 3 of the standard (modulated at 80% at a frequency of 1 kHz), at a frequency close to the natural frequency of the device. The amplitude variation of the voltage of the coil 2, 20 in the presence of this perturbation with respect to the nominal amplitude has been determined, giving a distortion factor. Then, the gain was measured by the ratio between the maximum voltage supported by the asymmetrical device 2, 10 and the symmetrical device 20, 10 'to hold an identical distortion (in this case, the percentage previously identified for a symmetrical device) . For example, Table I shows that a 30 mm symmetrical coil accepts an input disturbance 2.93 times greater than an unbalanced coil 2 for the same level of distortion of the measurement signal: in the presence of a disturbance of 10 mm. V, the nominal amplitude of approximately 0.6 V varies from 179 mV for a symmetrical coil and from 300 mV for an asymmetrical coil - to vary from only 179 mV, the asymmetrical coil 2 can only be disturbed by 3.41 V maximum. C1 C2 distortion Csym EMC resistance gain 12 mm 3.9 pF 3 pF 44% 3.45 pF 2.41 7.6 dB 18 mm 3.2 pF 3 pF 32.3% 3.1 pF 1.33 2, 5 dB 30 mm 8.7 pF 6.3 pF 50% 7.5 pF 2.93 9.3 dB Table I: electromagnetic resistance for coils of three different diameters Table I shows that, by the solution according to the invention by balancing the two parasitic capacitances C1, C2 of the coil relative to the housing, the differential mode noise is minimized. The common mode noise still exists but has no influence since all of the electronics 12 turn on the potential of the disturbance. The EMC immunity of the floating sensors (whose electronics 12 are not referenced to the ground) is thus reinforced by a factor of around 10 dB.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à un détecteur de proximité flottant, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par l'invention. En particulier, le bobinage symétrique selon l'invention peut être utilisé pour fabriquer d'autres 2663 LPu enroulements, et notamment des inductances utilisées dans le domaine de la radiofréquence. Par ailleurs, les capteurs de proximité dont l'électronique est référencée à la terre peuvent également comprendre une inductance symétrique telle que décrite.Although the invention has been described with reference to a floating proximity sensor, it is not limited thereto: other elements may be concerned by the invention. In particular, the symmetrical winding according to the invention can be used to manufacture other 2663 LPu windings, including inductances used in the field of radio frequency. Furthermore, proximity sensors whose electronics are referenced to earth may also include a symmetrical inductance as described.

2663 LPu 2663 LPu

Claims

REVENDICATIONS1. A cylindrical inductor (20) delimited by a front face (28) and an opposite face comprising a conductive wire winding (22) between a first and a second winding end (26A, 26B) with a layer superposition (24i), each layer being composed of juxtaposed wire turns, in which the two winding ends (26A, 26B) are located on the outer layer (24n) of the winding, characterized in that the two winding ends (26A, 26B) are located substantially in the center of the inductance (20) between its front and opposite faces so that the outer layer (24n) of the winding comprises two symmetrical portions composed of a juxtaposition of a substantially equal number of turns rolled in two opposite directions.

2. Inductor according to claim 1 wherein the layers (24i) of the winding are alternated, a layer (24i) of turns wound in a forward direction relative to the front face (28) being superimposed on a layer (24i + i ) turns wound in opposite directions with respect to said front face (28).

3. Inductive sensor (40) comprising a ferromagnetic core (42) and an inductor (20) according to one of the preceding claims placed around the ferromagnetic core (42).

4. The sensor of claim 3 wherein the ferromagnetic material constituting the core (42) is in the form of substantially E-shaped cutting well and comprises at least one through hole (44) of the conductors (22) extending the ends (26A, 26B) of the winding, the passage opening (44) opening at the opposite side of the inductor (20).

5. A proximity detection device comprising a sensor (40) according to one of claims 3 or 4 associated, at the conductors (22) extending the ends (26A, 26B) of the winding, to an electronic circuit (12). ) to be able to determine the distance of a metal object (6) from the end face (28) of the inductor (20).

6. Proximity detection device according to claim 5 wherein the electronic circuit (12) comprises symmetrical elements.

7. Detection device according to one of claims 5 or 6 wherein the electronic circuit (12) is not connected to earth, so that said device (10 ') is floating.

8. A method of manufacturing a symmetrical coil (20) comprising winding a conductive wire (22) around a mandrel (34), said winding being started at a midpoint (32) of the wire (22) and made from each of the ends (30) of the wire (22) so that the two ends (26A, 26B) of the inductor (20) are located outside the winding, characterized in that the winding of each end ( 26A, 26B) is stopped substantially in the center of the coil (20).

9. The method of claim 8 wherein the coil forms alternating layers (24;).

10. Method according to one of claims 8 or 9 for manufacturing an inductor (20) according to one of claims 1 or 2. 2663 LPu