FR3041748A1 - Dispositif pour compenser des champs magnetiques parasites externes ou pour compenser l'influence d'un gradient de champ magnetique sur un capteur de champ magnetique - Google Patents

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Abstract

Dispositif pour compenser une influence d'un gradient de champ magnétique qui peut être généré par une géométrie de composant d'au moins un premier composant (1) sur un capteur de champ magnétique (17, 18). Le dispositif comprend au moins deux capteurs de champ magnétique disposés à l'extérieur de l'équilibre magnétique d'un autre composant ferromagnétique. Le dispositif comprend en outre au moins deux capteurs de champ magnétique qui ont chacun une sensibilité différente. Le capteur de champ magnétique qui, du fait de son agencement spatial par rapport à l'autre composant ferromagnétique, est exposé à l'influence du gradient de champ magnétique dans une plus grande mesure que l'autre capteur de champ magnétique possède une sensibilité différente de la sensibilité de l'autre capteur.

Description

Domaine technique auquel se rapporte l'invention L’invention concerne un dispositif pour compenser des champs magnétiques parasites externes ou, en d’autres termes, pour compenser l’influence d’un gradient de champ magnétique sur un capteur de champ magnétique.
Arriere-plan technologique
Le document US 6,553,847 B2 décrit un capteur magnéto-élastique qui émet un signal de sortie représentant l’action d’un couple sur un arbre, un champ magnétique étant généré sur l’arbre.
Un capteur de champ magnétique est disposé dans la zone du champ magnétique de l’arbre. Le capteur de champ magnétique mesure l’action, sur le champ magnétique, du couple agissant sur l’arbre.
Une magnétisation d’un corps métallique est générée du fait de l’approche d’un matériau magnétique vers le corps métallique magnétisable ou du fait de l’application d’énergie électrique ou d’un changement temporel d’un champ magnétique.
La magnétisation du corps métallique est représentée par des lignes de champ magnétique montrant la direction et le sens ou direction de la magnétisation ou du flux magnétique à chaque point du champ magnétique.
Les lignes de champ magnétique n’ont ni point de départ ni point d’arrivée, mais se propagent en boucles fermées.
Les lignes de champ magnétique sortent du corps métallique magnétisé au pôle nord de l’aimant ou du corps magnétisé, et entrent à nouveau dans l’aimant ou le corps magnétisé au pôle sud.
Ces champs magnétiques peuvent être détectés et/ou mesurés par des capteurs de champ magnétique et évalués à l’aide d’équipements intégrés ou associés à ceux-ci.
Les capteurs de champ magnétique sont par exemple utilisés dans la construction automobile ainsi que dans la production d’outils électriques et d’appareils ménagers électriques. De préférence, ils servent à contrôler des processus mécaniques. Ils prennent de l’importance dans le cadre d’exigences de qualité et de sécurité plus élevées, par exemple lorsque l’on mesure différents paramètres physiques. Les capteurs de champ magnétique sont de préférence utilisés dans des dispositifs de mesure, de contrôle et de test.
En outre, les capteurs de champ magnétique sont utilisés en machinerie et dans des équipements ainsi que pour le contrôle de la vitesse de moteurs électriques.
De plus, les capteurs de champ magnétique sont de plus en plus utilisés pour la détection de forces qui peuvent agir sur un corps métallique magnétisé. De telles forces peuvent par exemple se produire du fait de l’application, notamment accrue, d’un couple sur un arbre qui est magnétisé. Cela est dû au fait qu’une telle force a des effets sur les contraintes dans le composant, ce qui change la position du champ magnétique du corps correspondant et peut être détecté à l’aide de capteurs de champ magnétique.
Ces capteurs de champ magnétique sont disposés à proximité spatiale du corps ayant ou émettant des champs magnétiques, la proximité spatiale étant influencée par des facteurs tels que les exigences spatiales, la force de réception et analogue.
De tels capteurs de champ magnétique sont normalement disposés à distance du corps magnétisable ou magnétisé correspondant.
Idéalement, ces capteurs de champ magnétique sont disposés spatialement de telle sorte qu’ils peuvent utiliser une position avec un champ magnétique neutre (équilibre magnétique) d’un corps métallique magnétisé. Plus simplement, l’équilibre magnétique du corps métallique magnétisé correspondant est souvent au centre du corps métallique magnétisé correspondant.
Dans ce cas précis, l’équilibre magnétique susmentionné du corps métallique magnétisé correspondant peut toutefois être influencé par divers facteurs ou ne peut pas être utilisé au moins pour des capteurs de champ magnétique.
Pour des raisons d’espace limité, il peut par exemple être nécessaire de disposer les capteurs de champ magnétique hors de la zone spatiale dudit équilibre magnétique.
Dans cet agencement de capteurs de champ magnétique, qui sera décrit plus tard comme étant spatialement non symétrique, par rapport à l’équilibre magnétique du corps métallique magnétisé, un champ magnétique interférant externe, qui sera également décrit ultérieurement comme étant non symétrique et qui résulte en un signal de mesure défectueux, peut souvent être détecté par les capteurs de champ magnétique. A cet égard, toutefois, au moins deux configurations de base doivent être différenciées, tout d’abord à des fins d’explications, indépendamment de l’influence de champs magnétiques externes.
Si, par exemple, deux capteurs de champ magnétique sont espacés radialement et de manière non symétrique dans l’espace par rapport à un (seul) corps ou composant magnétisé, par exemple un arbre de direction, et qu’une force telle qu’un couple est appliquée audit composant, les capteurs de champ magnétique doivent pouvoir détecter le champ magnétique généré par l’application de la force indépendamment de leur agencement non symétrique.
De façon similaire, l’équilibre magnétique du corps métallique magnétisé correspondant peut être influencé lorsque ce dernier coopère structurellement et/ou fonctionnellement avec un second corps métallique non magnétisé et que la structure agit comme une antenne de champ magnétique. Si le corps métallique magnétisé correspondant émet un champ magnétique, par exemple lors de l’application d’un couple, les capteurs de champ magnétique doivent pouvoir détecter le champ magnétique influencé de cette manière ainsi que dans une configuration où deux corps métalliques sont présents et où les capteurs de champ magnétique sont disposés non symétriquement par rapport au composant magnétisé.
Lorsque les capteurs de champ magnétique sont disposés dans la zone spatiale correspondante, ils détectent les champs magnétiques qui y sont présents.
Dans le cas où la concentration des champs magnétiques d’un composant ferromagnétique ou, comme dans l’exemple susmentionné de coopération d’au moins deux corps métalliques, à savoir de deux composants ferromagnétiques, diffère dans certaines zones au moins, lesdits champs magnétiques donnent lieu à une valeur de différence. Ainsi, dans la présente invention, ceci est appelé un gradient de champ magnétique ou un gradient de densités de flux magnétique.
Plus la différence de densité des champs magnétiques dans les zones respectives du composant ferromagnétique est grande, plus le gradient de champ magnétique est important.
Etant donné que dans des cas de deux configurations de base du type susmentionné, au moins deux capteurs de champ magnétique, qui sont par conséquent espacés l’un de l’autre, sont normalement utilisés, par exemple dans la direction axiale et à distance du ou des objets mesurés, le champ magnétique généré, par exemple du fait de l’application de contraintes sur le corps, peut ainsi être détecté par les deux capteurs et les résultats respectifs concernant les capteurs individuels peuvent ainsi être corrélés l’un avec l’autre.
Ainsi, les présentes configurations peuvent être résumées à l’effet qu’une influence ou un changement de la position du champ magnétique, inhérent au composant, exerce sur le composant ferromagnétique affecté correspondant. Dans les cas exemplaires susmentionnés, l’influence ou le changement de la position du champ magnétique, inhérent au composant, peut, par exemple, être causé par l’application d’une force distincte ou d’un couple distinct. Un autre problème concernant l’invention peut toutefois survenir dans les cas où un ou plusieurs champs magnétiques externes agissent sur de tels composants ferromagnétiques, générant un gradient de champ magnétique dans la zone où les capteurs différentiels sont disposés et faussant ainsi les résultats de mesure.
Vu que la forme singulière sera utilisée ci-après concernant un tel champ magnétique externe, ceci a simplement pour but de donner une représentation simplifiée et n’implique aucune restriction en termes de nombre. Ainsi, aussi bien un seul champ magnétique externe qu’une pluralité de champs magnétiques agissants sur ces composants ferromagnétiques sont concernés.
Par exemple, un tel champ magnétique externe peut être le champ magnétique (homogène) de la Terre. Il est toutefois aussi possible qu’un autre champ magnétique agisse, par exemple temporairement, sur les composants ferromagnétiques. Une telle situation peut par exemple se produire lorsque les composants ferromagnétiques sont disposés approximativement à proximité d’autres composants électriques, ou lorsque, par exemple, les composants ferromagnétiques sont disposés dans un véhicule en mouvement par exemple près d’un câble électrique de tram, traversant des lignes de tram ou analogue. Tous ces champs magnétiques externes agissent sur les composants ferromagnétiques décrits précédemment. Il s’agit de champs magnétiques dits parasites.
Ces champs magnétiques parasites peuvent influencer ou chevaucher la position du champ magnétique décrite ci-dessus, qui est, par exemple, générée par une force agissant sur un corps métallique magnétisé.
Dans la première configuration d’un unique corps magnétisé, par exemple un arbre de direction, en particulier la face avant ou l’avant de celui-ci agit à la manière d’une antenne de champ magnétique dans le cas où un champ magnétique externe se produit car, comme le courant électrique, les lignes de champ magnétique ou les champs magnétiques recherchent le trajet de moindre résistance et se concentrent ainsi à l’extrémité du composant ferromagnétique. Si des capteurs de champ magnétique sont disposés, ainsi en position non symétrique, dans cette zone spatiale, ils sont sujets à une influence supplémentaire potentielle de la position du champ magnétique du fait d’un champ magnétique parasite externe.
Dans ce cas, il se produit une concentration des champs magnétiques avec des gradients de champs magnétiques correspondants.
Dans la seconde configuration susmentionnée, également, un champ magnétique parasite externe peut influencer, fausser ou chevaucher une position du champ magnétique inhérent au composant. Si, par exemple, un vilebrequin non magnétisé est fixé à un disque d’entraînement métallique magnétisé et si, par exemple, lesdits au moins deux capteurs de champ magnétique sont espacés axialement ou radialement dans la zone de la face avant du vilebrequin, ainsi dans la zone de connexion du vilebrequin et du disque d’entraînement, un tel champ magnétique externe peut également conduire à influencer ou chevaucher le champ magnétique qui se produit du fait d’une application de force.
Le champ magnétique généré par l’application d’une force sera également appelé ci-après comme étant basé sur la contrainte.
Ainsi, de par l’effet décrit ci-dessus, les lignes de champ magnétique de ce champ magnétique parasite externe se concentrent dans la zone de la face avant du vilebrequin, qui joue ainsi le rôle d’une antenne de champ magnétique. Ainsi, la détection de la position de champ magnétique par les capteurs de champ magnétique disposés dans cette zone est influencée dans une grande mesure par cette concentration de champ magnétique parasite externe. L’influence de la position magnétique par un champ magnétique externe affecte la précision de détection ou de mesure et, selon le cas, les évaluations de champs magnétiques basés sur la contrainte du corps métallique métallisé correspondant.
Ainsi, la situation évoquée précédemment peut également être décrite comme une non-symétrie magnétique de corps métalliques concernant le positionnement d’un ou de plusieurs capteurs de champ magnétique basée sur un champ magnétique externe dévié.
Objet de l’invention
Ainsi, l’invention concerne le problème visant à fournir un dispositif et un procédé pour compenser des champs magnétiques parasites externes ou pour compenser l’influence d’un gradient de champ magnétique sur un capteur de champ magnétique.
Indépendamment de la compensation de champs parasites externes, les capteurs de champ magnétique sont conçus pour détecter et évaluer les changements de champ magnétique basé sur la contrainte de corps métalliques métallisés.
En outre, un tel dispositif est de préférence adaptable à toutes les conditions d’installation possibles.
Le dispositif devrait permettre de résoudre ces problèmes avec précision et de manière économique.
De préférence, il devrait être possible d’omettre d’autres appareils et dispositifs, notamment en ce qui concerne les champs parasites externes.
Il est en outre souhaitable de disposer d’un procédé pour cette compensation et d’une utilisation de cette technologie. Le problème est résolu grâce à un dispositif de compensation d’un champ magnétique parasite externe, comprenant - au moins deux capteurs de champ magnétique - qui sont capables de détecter un champ magnétique externe agissant sur un composant ferromagnétique ; et - qui ont chacun une sensibilité différente ; - dans lequel le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe possède une sensibilité différente de la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique.
Des modes de réalisation avantageux de l’invention sont les suivants : - le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe possède une sensibilité plus faible que la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique ; - le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe est spatialement disposé plus à proximité de la zone plus concentrée du composant ferromagnétique ; - le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus faible du champ magnétique externe possède une sensibilité plus élevée que la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique ; - les capteurs de champ magnétique sont disposés axialement ou radialement par rapport au composant ferromagnétique dans la zone de concentration accrue des lignes de champ magnétique du champ magnétique externe ; - les signaux détectés par les capteurs de champ magnétique sont transmis à une unité d’évaluation et/ou d’affichage ; - lesdits au moins deux capteurs de champ magnétique peuvent également détecter un champ magnétique généré par une application d’une force sur le composant magnétisé ; - lesdits au moins deux capteurs de champ magnétique font la distinction entre le gradient de champ magnétique d’un champ magnétique externe et le champ magnétique configuré linéairement d’un champ magnétique inhérent au composant. L’invention concerne également un procédé de compensation de champ magnétique parasite externe, utilisant : - au moins deux capteurs de champ magnétique ; - qui détectent un champ magnétique externe non symétrique ; et - dans lequel la détection est mise en œuvre en utilisant la différente sensibilité desdits au moins deux capteurs de champ magnétique ; - dans lequel le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe effectue la détection avec une sensibilité plus faible que la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique. L’invention concerne enfin une utilisation d’un agencement pour compenser un champ magnétique parasite externe, comprenant : - au moins deux capteurs de champ magnétique ; - qui sont adaptés à détecter un champ magnétique externe non symétrique ; et - qui ont chacun une sensibilité différente ; dans laquelle le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique non symétrique présente une sensibilité différente de la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique.
Description detaillee d’un exemple de réalisation L’invention concerne l’agencement d’au moins deux capteurs de champ magnétique permettant de compenser les champs magnétiques parasites externes qui sont déviés/concentrés du fait de l’alignement asymétrique de corps métalliques magnétisés ou non magnétisés par rapport au capteur.
La déviation se produit dans la direction allant vers un corps métallique qui agit comme une antenne de champ magnétique et aux points d’entrée et de sortie auxquels les champs magnétiques se concentrent. L’invention concerne notamment un dispositif pour compenser l’influence d’un gradient de champ magnétique sur un capteur de champ magnétique qui est disposé dans la région d’un composant ferromagnétique.
Dans le cas présent, la compensation est considérée comme étant la diminution ou l’élimination de l’influence des champs magnétiques parasites externes.
Le dispositif de la présente invention pour compenser des champs magnétiques parasites externes concernant un composant ferromagnétique comprend : - au moins deux capteurs de champ magnétique ; - qui ont chacun une sensibilité différente ; - dans lequel le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique non symétrique du composant ferromagnétique a une sensibilité différente de l’autre capteur de champ magnétique ; - dans lequel notamment le capteur de champ magnétique qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique, détecte une intensité plus élevée du champ magnétique non symétrique du composant ferromagnétique a une sensibilité plus faible que la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique. L’invention va être décrite ci-après plus en détail en se référant aux parties et composants fonctionnels essentiels du dispositif.
Uniquement à titre d’exemple et à des fins d’explication, seules deux configurations sont considérées.
Le mode de réalisation exemplaire de la première configuration concerne l’agencement d’au moins deux capteurs de champ magnétique à l’extérieur de l’équilibre magnétique d’un seul corps métallique magnétisé, par exemple un arbre de direction. Un champ magnétique parasite externe exerce son influence.
Le mode de réalisation exemplaire de la seconde configuration concerne la coopération de deux composants ferromagnétiques dans la zone de connexion dans laquelle deux capteurs de champ magnétique sont disposés de manière espacée. A titre d’exemple, on considère la connexion d’un vilebrequin non magnétisé à un disque d’entraînement magnétisé, aussi appelé ci-après plaque flexible. La plaque flexible est fixée à la face avant du vilebrequin. Dans la zone de la face avant, au moins deux capteurs de champ magnétique sont également disposés à une certaine distance. On considère que la plaque flexible génère un champ magnétique sous contrainte, mais un champ magnétique parasite externe exerce également son influence.
Afin d’identifier plus précisément les corps susmentionnés dans les deux configurations, le corps non magnétisé de la seconde configuration, ici le vilebrequin dans cet exemple, sera appelé corps ferromagnétique ou corps non magnétisé, tandis que les autres corps dans les deux configurations seront décrits comme des corps métalliques magnétisés. Notamment sous contrainte, les deux corps magnétisés émettent un champ magnétique, et peuvent chacun ainsi être appelé émetteur de champ magnétique. Les trois corps sont tous des composants ferromagnétiques au sens de la terminologie de la présente invention.
Corps ferromagnétique
On considère à titre d’exemple que le corps ferromagnétique est le vilebrequin d’un véhicule. Il peut toutefois s’agir d’un arbre de commande, d’un arbre à came ou d’un autre arbre pour la transmission d’un couple ou un autre composant ferromagnétique. Il apparaît clairement que l’équilibre magnétique peut différer, par exemple entre un arbre à came et un arbre droit, le matériau étant néanmoins le même.
Concentrateur de champ magnétique
Si, dans la seconde configuration, un corps magnétisé se situe par exemple dans la région du composant ferromagnétique, le corps ferromagnétique agit comme une antenne de champ magnétique ou comme un concentrateur de champ magnétique. Dans l’exemple de la première configuration, ces effets sont réunis dans un seul composant.
En outre, les effets de la concentration de champ magnétique du fait de l’influence d’un champ parasite externe tel que décrit précédemment peuvent se produire.
Le corps métallique magnétisé ou magnétisable est disposé à proximité spatiale du corps ferromagnétique. A titre d’exemple non limitatif, on considère que ce dernier est disposé sur la face avant du corps ferromagnétique. Si nécessaire, il peut être connecté à celui-ci.
On considère à titre d’exemple que le concentrateur de champ magnétique est le vilebrequin d’un véhicule.
Antenne de champ magnétique
Si, dans l’exemple de la seconde configuration, le corps métallique magnétisé, par exemple un disque d’entraînement, est disposé, par exemple, sur la face avant du corps ferromagnétique, dans l’exemple susmentionné de son agencement spatial sur la face avant du corps ferromagnétique, les lignes de champ magnétique du champ magnétique parasite externe sont attirés en dépit de cette circonstance et sont au moins partiellement déviés vers le corps ferromagnétique.
Dans le cas exemplaire d’un vilebrequin, ce dernier est l’antenne de champ magnétique qui influence le flux magnétique de champs magnétiques externes, ici dans cet exemple le champ magnétique parasite externe.
La déviation des lignes de champs magnétiques provenant d’un champ magnétique parasite externe vers le corps ferromagnétique se produit du fait de la fonction d’antenne de champ magnétique susmentionnée. On considère que, comme le courant électrique, les lignes de champ magnétique ou les champs magnétiques recherchent le trajet de moindre résistance et se concentrent donc à l’extrémité du composant ferromagnétique, et dans ce cas sur la face avant du vilebrequin. Les extrémités du corps ferromagnétique, notamment, ont la plus grande concentration de champ magnétique.
Dans la zone de la face avant du corps ferromagnétique, la concentration de champ magnétique augmente ainsi par rapport aux zones restantes du composant ferromagnétique.
La concentration de champ magnétique plus élevée du corps ferromagnétique dans la zone des faces avant du corps ferromagnétique génère un gradient décroissant exponentiellement vers l’équilibre magnétique au centre. On considère qu’un gradient de champ magnétique est créé de cette manière dans l’air.
Dans la zone de transition spatiale vers le corps ferromagnétique (ici, sur la face avant) vers laquelle les champs magnétiques sont déviés, le champ magnétique parasite externe est ainsi plus fort que dans la zone restante du composant ferromagnétique. L’effet décrit ci-dessus se produit également dans la première configuration dans laquelle un seul (unique) corps magnétisé est présent et dont les faces avant génèrent virtuellement un gradient de champ magnétique vers l’équilibre.
Gradient de champ magnétique et capteur de champ magnétique
Un capteur de champ magnétique mesure la densité de flux magnétique et l’intensité du champ magnétique, et les transmet sous forme analysable de préférence vers un dispositif électronique pour le traitement des signaux. La densité de flux magnétique est mesurée en unités T (Tesla).
Les capteurs peuvent être classés en fonction de leur principe de fonctionnement, par exemple en capteurs magnétique, optiques, inductifs et mécaniques.
On utilisera par la suite un capteur magnétique à titre d’exemple.
Les capteurs de champ magnétique sont par exemple utilisés sous forme de vannes de flux, de sondes de Hall ou de bobines de potentiel.
En outre, un capteur de champ magnétique, de préférence un capteur à vanne de flux, sera utilisé à titre d’exemple non limitatif.
Les capteurs de champ magnétique fonctionnent sans contact et donc sans force d’actionnement mécanique externe.
De préférence, l’évaluation du signal généré par le champ magnétique sur le capteur correspondant est effectuée de manière continue, analogique ou numérique, à savoir soit directement soit par le biais d’une électronique intégrée ou aval.
Dans le cas présent, chaque capteur de champ magnétique comprend au moins une bobine capteur de champ magnétique. Ladite au moins une bobine comprend de préférence des enroulements câblés.
Ainsi, deux capteurs de champ magnétique comprennent au moins deux bobines capteurs de champ magnétique. Les bobines capteurs de champ magnétique sont de préférence disposées de manière adjacente. Dans leur position l’une par rapport à l’autre, elles peuvent mesurer une bande dite interne et une bande dite externe ainsi que l’émission de champ magnétique depuis les bandes.
Elles peuvent venir se loger dans un boîtier.
Agencement spatial du capteur de champ magnétique
Au moins deux capteurs de champ magnétique sont utilisés, lesquels, dans l’exemple de la seconde configuration, sont disposés à une distance spatiale du corps magnétique et du corps ferromagnétique.
Dans les deux configurations, ils sont, par exemple, disposés à l’extérieur de l’espace formé par l’équilibre magnétique des composants ferromagnétiques si nécessaire, en fonction de l’espace disponible. Cette distance est bien entendu déterminée en fonction de l’espace disponible, mais aussi en fonction de la sensibilité disponible ou voulue, ou en fonction de l’intensité de la magnétisation.
Les capteurs de champ magnétique peuvent être disposés dans une zone spatialement distante du composant ferromagnétique vers lequel les champs magnétiques du champ magnétique parasite externe sont déviés plutôt que dans la zone restante du composant ferromagnétique qui est plus éloignée de cette zone.
Ils peuvent par exemple être espacés, comme au-dessus de la face avant du vilebrequin ou de l’arbre de direction, avec pour effet que l’antenne de champ magnétique ait la plus grande influence sur la face avant.
Le gradient de champ magnétique peut être généré du fait d’une géométrie de composant d’au moins une antenne de champ magnétique.
Les capteurs de champ magnétique peuvent être disposés axialement et/ou horizontalement et/ou parallèlement au composant ferromagnétique ainsi qu’au corps magnétisé.
De préférence, l’agencement est espacé du composant ferromagnétique et/ou du corps magnétisé.
De préférence, les capteurs de champ magnétique détectent ou mesurent d’abord la densité de flux magnétique et l’intensité du champ magnétique générées par les contraintes, et transmettent de préférence les résultats sous forme analysable à un dispositif électronique pour le traitement des signaux et/ou pour l’affichage.
Cette transmission peut concerner le résultat soit avant soit après la compensation du champ magnétique parasite externe.
Dans son agencement axial ou radial par rapport au corps magnétisé ou au composant ferromagnétique, du fait du gradient de champ magnétique, chacun des deux capteurs de champ magnétique continue d’être exposé à un champ magnétique d’intensité variable du champ magnétique externe.
Dans le cas où les deux capteurs de champ magnétique sont disposés axialement par rapport au corps magnétisé ou au composant ferromagnétique, le capteur de champ magnétique le plus proche du champ magnétique ayant la densité de flux la plus élevée est exposé à un champ magnétique plus fort du fait du gradient de champ magnétique. Dans de nombreux cas, il s’agit du capteur qui est le plus proche de l’extrémité du composant ferromagnétique.
Dans le cas d’un agencement radial des deux capteurs de champ magnétique par rapport au composant ferromagnétique, le capteur de champ magnétique qui est spatialement le plus proche du composant ferromagnétique est exposé à un champ magnétique plus fort du fait du gradient de champ magnétique.
Sensibilité des capteurs de champ magnétique
Afin d’éviter les inconvénients de l’art antérieur décrits au début, l’invention permet de compenser les champs magnétiques parasites externes qui sont déviés du fait de l’alignement de corps métalliques magnétisés par rapport au capteur. A cette fin, au moins deux capteurs de champ magnétique sont utilisés, qui possèdent chacun une sensibilité différente.
Un capteur de champ magnétique a une sensibilité qui diffère de la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique.
Le capteur de champ magnétique qui, du fait qu’il est à plus proche proximité du corps, est exposé à l’influence du champ magnétique dans une plus grande mesure que l’autre capteur possède une sensibilité différente inférieure.
Dans le cas de capteurs de champ magnétique disposés radialement par rapport au corps magnétisé, l’influence accrue du champ magnétique est, par exemple, basée sur le fait qu’un capteur de champ magnétique est spatialement disposé de manière à être plus proche radialement du corps que l’autre capteur de champ magnétique qui est plus distant radialement.
Le même principe s’applique réciproquement pour un agencement axial des capteurs de champ magnétique.
Compensation de l’influence de champs magnétiques parasites externes
Comme exposé précédemment, les champs magnétiques parasites externes dus à une concentration d’un champ magnétique dans certaines zones se traduisent par la formation d’un gradient de champ magnétique.
Afin de compenser l’influence de champs magnétiques parasites externes et donc de compenser l’influence du gradient de champ magnétique généré par la géométrie du composant et afin d’obtenir la sensibilité différente, chaque capteur de champ magnétique comprend un canal individuel. Au lieu du canal individuel, des vannes de flux de sensibilité variable peuvent par exemple également être utilisées.
Le canal comprend le milieu par lequel la transmission de signal se fait ainsi que le trajet de transmission complet depuis un émetteur vers un récepteur.
Afin de compenser l’influence du gradient de champ magnétique sur les deux capteurs de champ magnétique, les canaux des capteurs de champ magnétique respectifs sont commandables de sorte que l’influence du gradient de champ magnétique sur le capteur de champ magnétique puisse être commandée via la sensibilité du canal associé.
Dans un autre mode de réalisation, la sensibilité du capteur de champ magnétique peut être commandée par des variations du nombre d’enroulement de la bobine du capteur de champ magnétique correspondant. La description qui précède vaut également de manière basique pour la configuration susmentionnée, qui est caractérisée par l’agencement des capteurs de champ magnétique à l’extérieur de l’équilibre magnétique, le gradient de champ magnétique basé sur la contrainte d’un seul corps métallique magnétisé étant toutefois absent. Le corps métallique est aussi le composant magnétisé. Du fait que les capteurs de champ magnétique sont placés à l’extrémité de ce corps, le gradient de champ magnétique est généré, et est réduit ou éliminé au vu des explications précédentes.
Le champ magnétique détecté par l’application d’une force est en outre détecté.
Dans un autre mode de réalisation, lesdits au moins deux capteurs de champ magnétique sont non seulement capable de détecter et de compenser l’influence des champs magnétiques parasites externes mais, si nécessaire, peuvent également détecter les champs magnétiques générés par l’application d’une force en plus des champs magnétiques parasites externes. A cette fin, ils détectent ces champs magnétiques générés sur la surface de l’émetteur de champ magnétique. Ces champs magnétiques basés sur la contrainte sont générés du fait d’une contrainte qui se produit sr la surface de l’émetteur de champ magnétique correspondant. De manière analogue à cette contrainte, le résultat magnétique est configuré de manière linéaire.
Ainsi, la contrainte et le champ magnétique basé sur celle-ci se comportent de manière linéaire. Le même principe vaut pour l’application de forces variables.
Les capteurs de champ magnétique selon l’invention sont conçus de sorte que non seulement ils détectent et compensent les champs magnétiques externes susmentionnés liés au gradient de champ magnétique, mais ils détectent aussi les champs magnétiques basés sur la contrainte configurés de manière linéaire. Ils sont ainsi configurés de sorte qu’ils peuvent faire la distinction entre ces deux types de champs magnétiques générés, et sont agencés de manière différente pour détecter individuellement ou conjointement ces derniers.
Les informations obtenues par la détection sont également transmises vers une unité d’évaluation et/ou d’affichage.
Des modes de réalisation avantageux et des variantes de modes de réalisation vont être décrits plus en détail en se référant aux dessins qui suivent, dans lesquels : - la figure 1 représente un composant ferromagnétique non magnétisé sous forme d’un vilebrequin qui est connecté à un disque d’entraînement magnétisé, ainsi que des capteurs de champ magnétique disposés radialement ; et, - la figure 2 représente un corps magnétisé sous forme d’un arbre de direction avec des capteurs de champ magnétique disposés axialement.
Le vilebrequin non magnétisé 1 (composant ferromagnétique) est monté en rotation autour d’un axe de rotation 4. Un corps métallique magnétisé 6 sous forme d’une plaque d’entraînement 7 est disposé dans la zone de l’extrémité avant 5 du vilebrequin 1.
Le champ magnétique parasite externe (source non représentée) émet un champ magnétique ayant des lignes de champ magnétique 11,8, 13, 15, 12.
Le vilebrequin 1 agit comme une antenne de champ magnétique 10 ; dans la zone 14 à son extrémité avant 5, les lignes de champ magnétique (non représentées) se concentrent. L’antenne de champ magnétique 10 reçoit les lignes de champ magnétique 11, 8, 13, 15 tout en relâchant des lignes de champ magnétique 12 du champ magnétique externe.
Le composant ferromagnétique 1 (ici, le vilebrequin) comprend ainsi un champ magnétique 13 qui possède au moins un gradient de champ magnétique à au moins une extrémité du vilebrequin.
En d’autres termes, s’il y a un gradient à une extrémité, il y a aussi un gradient à l’autre extrémité.
Deux capteurs de champ magnétique 17, 18 sont disposés radialement par rapport au vilebrequin 1 (composant ferromagnétique). Du fait de sa plus grande proximité avec le vilebrequin 1, le capteur de champ magnétique 18 est exposé à un champ magnétique plus fort que le capteur de champ magnétique 17.
Cela est dû au fait que le vilebrequin 1 agit comme une antenne de champ magnétique 10, et que le champ magnétique du vilebrequin 1 devient plus dense dans la zone 14 suite à la déviation des lignes de champ magnétique 8, 11.
Le numéro de référence 15 montre la zone de champ magnétique ayant des gradients plus faibles qui agissent sur le vilebrequin 1.
Du fait de sa plus grande distance spatiale au champ magnétique plus fort dans la zone 14 du vilebrequin 1, le capteur de champ magnétique 17 est exposé au champ magnétique plus fort 14 dans une moindre mesure.
Le numéro de référence 16 montre l’extrémité du vilebrequin 1 orientée à l’opposé de la plaque d’entraînement 6.
Les signaux détectés par les capteurs de champ magnétique 17, 18 sont transmis à une unité d’évaluation et/ou d’affichage (non représentée).
Dans la figure 2, le corps magnétique 20 est illustré sous forme d’un arbre de direction 19. L’arbre de direction 19 possède une extrémité avant 5 et une extrémité arrière 25 opposée. L’arbre de direction 19 comporte un champ magnétique 21. Son extrémité avant 23 est conçue sous forme d’une zone de concentration de champ magnétique 22.
Les lignes de champ magnétique 11, 21 venant de l’extérieur sont déviées vers l’arbre de direction 19 qui agit comme une antenne de champ magnétique.
En résultat, un champ magnétique concentré 24 est généré à l’extrémité avant 23 et à l’extrémité arrière 25 de l’arbre de direction 19.
Comparée au champ magnétique restant 21 de l’arbre de direction 19, la zone de champ magnétique 24 de l’arbre de direction 19 possède une plus grande concentration du fait des lignes de champ magnétique 11.
Etant donné que le champ magnétique de l’arbre de direction 19 possède une plus grande densité dans la zone 24 que dans la zone restante 21, dans le cas de la figure 2, également, il existe un gradient de champ magnétique s’étendant des extrémités vers le centre de l’arbre de direction 19.
Dans la figure 1 et la figure 2, les capteurs de champ magnétique 17 et 18 sont disposés à l’extérieur de l’équilibre magnétique.
Dans la figure 2, le capteur de champ magnétique 18 est exposé à un champ magnétique plus important que le capteur de champ magnétique 17 du fait de la proximité de son agencement par rapport au champ magnétique plus concentré 24 de l’arbre de direction 19.
Numéros de référence 1. composant ferromagnétique / vilebrequin 2. non attribué 3. non attribué 4. axe de rotation 5. extrémité avant du vilebrequin 6. corps métallique magnétisé 7. plaque d’entraînement comme exemple de corps magnétisé 8. ligne de champ magnétique du champ magnétique parasite externe 9. non attribué 10. antenne de champ magnétique sous forme d’un vilebrequin 1 11. ligne de champ magnétique du champ magnétique parasite externe 12. lignes de champ magnétique (sortantes) 13. lignes de champ magnétique (entrantes) 14. zone de lignes de champ magnétique fortement concentrées (schématique) 15. zone de lignes de champ magnétique non fortement concentrées/à faible gradient de concentration (schématique) 16. extrémité arrière du vilebrequin 17. capteur de champ magnétique 18. capteur de champ magnétique 19. arbre de direction comme exemple de corps magnétisé 20. corps métallique magnétisé 21. lignes de champ magnétique (entrantes) 22. zone de concentration de champ magnétique 23. extrémité avant du composant ferromagnétique 24. zone avant du champ magnétique concentré 25. zone arrière du champ magnétique concentré

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de compensation d’un champ magnétique parasite externe, comprenant - au moins deux capteurs de champ magnétique (17, 18) - qui sont capables de détecter un champ magnétique externe agissant sur un composant ferromagnétique (1) ; et - qui ont chacun une sensibilité différente ; - dans lequel le capteur de champ magnétique (17, 18) qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique (17, 18), détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe possède une sensibilité différente de la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique (17, 18).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le capteur de champ magnétique (17, 18) qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique (17, 18), détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe possède une sensibilité plus faible que la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique (17, 18).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le capteur de champ magnétique (17, 18) qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique (17, 18), détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe est spatialement disposé plus à proximité de la zone plus concentrée du composant ferromagnétique (1,20).
  4. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le capteur de champ magnétique (17, 18) qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique (17, 18), détecte une intensité plus faible du champ magnétique externe possède une sensibilité plus élevée que la sensibilité l’autre capteur de champ magnétique (17, 18).
  5. 5. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel les capteurs de champ magnétique (17, 18) sont disposés axialement ou radialement par rapport au composant ferromagnétique (1) dans la zone de concentration accrue des lignes de champ magnétique (8, 11) du champ magnétique externe.
  6. 6. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel les signaux détectés par les capteurs de champ magnétique (17, 18) sont transmis à une unité d’évaluation et/ou d’affichage.
  7. 7. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel lesdits au moins deux capteurs de champ magnétique (17, 18) peuvent également détecter un champ magnétique généré par une application d’une force sur le composant magnétisé (1 ).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel lesdits au moins deux capteurs de champ magnétique (17, 18) font la distinction entre le gradient de champ magnétique d’un champ magnétique externe et le champ magnétique configuré linéairement d’un champ magnétique inhérent au composant.
  9. 9. Procédé de compensation de champ magnétique parasite externe, utilisant : - au moins deux capteurs de champ magnétique (17, 18) ; - qui détectent un champ magnétique externe non symétrique ; et - dans lequel la détection se fait en utilisant les différentes sensibilités desdits au moins deux capteurs de champ magnétique (17, 18) ; - dans lequel le capteur de champ magnétique (17, 18) qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique (17, 18), détecte une intensité plus élevée du champ magnétique externe effectue la détection avec une sensibilité plus faible que la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique (17, 18).
  10. 10. Utilisation d’un agencement pour compenser un champ magnétique parasite externe, comprenant : - au moins deux capteurs de champ magnétique (17, 18) ; - qui sont adaptés à détecter un champ magnétique externe non symétrique ; et - qui ont chacun une sensibilité différente ; - dans laquelle le capteur de champ magnétique (17, 18) qui, par rapport à l’autre capteur de champ magnétique (17, 18), détecte une intensité plus élevée du champ magnétique non symétrique présente une sensibilité différente de la sensibilité de l’autre capteur de champ magnétique (17, 18).
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