FR3068464B1 - Capteur de position inductif avec spires secondaires traversant une carte de circuit imprime - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un capteur de position inductif comportant au moins deux bobinages secondaires (4, 6) constitués de plusieurs spires (10) réalisées sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé et divisées en des premier et second secteurs (1, 2). Les premier et second secteurs (1, 2) sont divisés dans une largeur de spire en une première portion (11, 21) sur une face de la carte de circuit imprimé et une seconde portion (12, 22) sur une face opposée. La seconde portion (12) du premier secteur (1) est prolongée par une première portion (21) du second secteur (2) et la première portion (11) du premier secteur (1) est connectée à la seconde portion (22) du second secteur (2) d'une spire voisine. Les portions (11, 12 ; 21, 22) sont reliées deux à deux par un via (31 à 34) respectif traversant la carte de circuit imprimé.

Description

La présente invention concerne un capteur de position inductif.
Ce type de capteur présente l'avantage de permettre de déterminer la position d'une pièce mécanique, ou de tout autre élément, sans nécessiter de contact avec la pièce dont on souhaite connaître la position. Cet avantage fait que les applications de tels capteurs sont très nombreuses dans tout type d'industries. De tels capteurs sont également utilisés dans des applications grand public comme, par exemple, le domaine de l'automobile au sein duquel la présente invention est préférentiellement réalisée. Toutefois, elle peut être utilisée dans d'autres domaines divers et variés.
Le principe de fonctionnement d'un capteur inductif repose sur la variation de couplage entre un bobinage primaire et des bobinages secondaires d'un transformateur fonctionnant à haute fréquence et sans utiliser de circuit magnétique. Le couplage entre ces bobinages varie en fonction de la position d'une pièce mobile, conductrice de l'électricité, appelée généralement "cible". Des courants induits dans la cible viennent en effet modifier les courants induits dans les bobinages secondaires. En adaptant la configuration des bobinages et en connaissant le courant injecté dans le bobinage primaire, la mesure de la tension induite dans les bobinages secondaires permet de déterminer la position de la cible.
Pour intégrer un tel capteur inductif dans un dispositif, notamment un dispositif électronique, il est connu de réaliser le transformateur évoqué plus haut sur une carte de circuit imprimé. Le bobinage primaire et les bobinages secondaires sont alors constitués de pistes tracées sur la carte de circuit imprimé. Le bobinage primaire est alors par exemple alimenté par une source externe et les bobinages secondaires sont alors le siège de tensions induites par le champ magnétique créé par la circulation d'un courant dans le bobinage primaire.
La cible qui est une pièce conductrice, par exemple métallique, peut présenter une forme simple. Il peut par exemple s'agir d'une pièce découpée dans une tôle. Pour réaliser un capteur linéaire, la découpe pour réaliser la cible est par exemple rectangulaire tandis que pour un capteur rotatif, cette découpe sera par exemple en forme d'un secteur angulaire de rayon et d'angle adaptés au mouvement de la pièce. Généralement, deux ensembles de bobinages secondaires sont dessinés pour réaliser sur une course complète du capteur des fonctions sinus et cosinus de la position de la cible. De telles fonctions cosinus et sinus sont bien conues et peuvent facilement être traitées par un système électronique. En faisant le rapport du sinus par le cosinus puis en appliquant une fonction arctangente, on obtient une image de la position de la cible. L'argument des fonctions sinus et cosinus est une fonction linéaire ou affine de la position de la cible dont la course représente alors une partie plus ou moins grande de la période spatiale de ces fonctions trigonométriques.
Pour obtenir des courants induits mesurables de manière fiable, il est préférable d'avoir soit un grand nombre de spires, soit des spires de grande taille. La seconde option n'est pas compatible avec la réalisation d'un capteur compact. De ce fait, il est généralement choisi d'avoir un grand nombre de spires.
Pour limiter l'espace occupé sur la carte de circuit imprimé, il a été proposé notamment par le document FR-A-3 002 034 de réaliser des spires pour former les bobinages secondaires sur deux couches distinctes de la carte de circuit imprimé. Pour ce faire, il convient de réaliser des via traversant la carte de circuit imprimé pour permettre le raccordement des spires ainsi réalisées. Une telle spire présente des premier et deuxième secteurs successifs dans une direction longitudinale de la spire. Chaque partie de spire est en forme de secteur linéaire ou angulaire. En regardant de loin la spire, on peut considérer que la plan moyen de cette spire est incliné par au rapport au plan de la carte.
Un tel capteur inductif présente une certaine sensibilité à une variation de l’entrefer. Or il serait préférable qu’un tel capteur soit insensible aux variations géométriques autres que la position que l’on veut mesurer, ces variations géométriques pouvant être une variation d’entrefer ou une variation d’excentrement. Une telle forme de spires proposée par l’état de la technique le plus proche ne permet pas de résoudre les problèmes de variations géométriques.
Le problème à la base de la présente invention est de concevoir un capteur inductif présentant un arrangement des spires secondaires qui rende le capteur insensible aux variations géométriques et à l’excentrement. A cet effet la présente invention concerne un capteur de position inductif comportant, d'une part, un bobinage primaire et, d'autre part, au moins deux bobinages secondaires constitués chacun de plusieurs spires réalisées sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé, chaque bobinage secondaire comportant des spires présentant chacune sensiblement la même forme et lesdites spires étant alignées selon une direction dite longitudinale avec à chaque fois un décalage dans la direction longitudinale, chacune desdites spires étant divisée dans une longueur de spire en un premier secteur et un second secteur complémentaires et successifs, remarquable en ce que : • le premier secteur est divisé dans une largeur de spire en une première portion disposée sur une face de la carte de circuit imprimé dite première face et une seconde portion disposée sur une face de circuit imprimé opposée à la première face, la face opposée étant dite seconde face, les première et seconde portions du premier secteur étant complémentaires, • la seconde portion du premier secteur est prolongée dans la longueur de la spire par une première portion du second secteur disposée sur la première face du circuit imprimé, • la première portion du second secteur est prolongée dans la largeur de la spire par une seconde portion du second secteur disposée sur la seconde face du circuit imprimé, les première et seconde portions du second secteur divisant le second secteur dans sa largeur en étant complémentaires, • la première portion du premier secteur est connectée à la seconde portion du second secteur d’une spire voisine, • les première et seconde portions du premier secteur, la seconde portion du premier secteur et la première portion du second secteur, la première portion du second secteur et la seconde portion du second secteur ainsi que la seconde portion du second secteur d’une spire voisine et la première portion du premier secteur sont reliées par un via respectif traversant la carte de circuit imprimé. L’effet technique est de redresser et d’équilibrer une spire de l’état de la technique qui était en deux secteurs longitudinaux respectivement supérieur et inférieur. Le défaut de cette spire est son aspect penché selon sa longueur. Du fait d’un découpage de chaque secteur en deux portions latérales se trouvant à des niveaux différents et sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé, le motif de la spire est plus équilibré en longueur en n’étant plus sous la forme de deux secteurs de différentes hauteurs.
Le découpage se fait pour chaque secteur sur des portions latérales avec une première portion du premier secteur conservée à l’identique par rapport à une spire de l’état de la technique et une seconde portion abaissée en étant placée sur l’autre face du circuit imprimé. Pour le second secteur, une première portion est rehaussée et une seconde portion est conservée à l’identique.
Ceci permet de réduire fortement la sensibilité à la variation d’entrefer et la sensibilité à la variation d’excentrement et d’améliorer la linéarité du capteur.
En effet, les calculs ont montré que, pour un excentrement de la cible de 0,5mm sur un capteur à 360°, avant la mise en œuvrede la présente invention, la linéarité était voisine de 1,5% et la sensibilité à l’entrefer était de 0,5%. Avec mise en œuvre de la présente invention, la linéarité est proche de 0,5% et la sensibilité à l’entrefer est proche de 0,3%. On a un gain de l’ordre d’un facteur 2 sur les performances du capteur.
De plus, comme chaque spire traverse quatre fois la carte de circuit imprimé, son ancrage est meilleur et les spires ne risquent pas de se déplacer aussi bien longitudinalement que latéralement par rapport à la carte de circuit imprimé.
Avantageusement pour chaque spire: • les première et seconde portions du premier secteur présentent des bords latéraux respectivement sur la première face et la seconde face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords latéraux connectées par un premier via, • la seconde portion du premier secteur et la première portion du second secteur présentent des bords longitudinaux respectivement sur la seconde face et la première face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords longitudinaux connectées par un deuxième via, • les première et seconde portions du second secteur présentent des bords latéraux respectivement sur la première face et la seconde face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords latéraux connectées par un troisième via, • la seconde portion du second secteur d’une spire voisine et la première portion du premier secteur présentent des bords longitudinaux respectivement sur la seconde face et la première face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords longitudinaux connectées par un quatrième via.
Avantageusement, la liaison de l’extrémité du bord longitudinal de la première portion du premier secteur et du quatrième via et la liaison de l’extrémité du bord longitudinal de la première portion du second secteur et du deuxième via sont dans un même plan parallèle à la carte de circuit imprimé, les deuxième et quatrième via étant de la même longueur. Ceci permet d’avoir une symétrie concourant à l’équilibre de la spire.
Avantageusement, le premier via et le troisième via sont de même longueur.
Avantageusement, les bords longitudinaux des première et seconde portions du premier secteur et respectivement du second secteur sont orientés l’un vers l’autre dans des plans superposés.
Avantageusement, les premier et second secteurs présentent une longueur égale et le décalage dans la direction longitudinale entre deux spires voisines est inférieur à la longueur du premier ou du second secteur. Ceci permet d’optimiser le nombre de spires sur une surface donnée.
Avantageusement, le décalage longitudinal entre deux spires est constant. Ceci permet de faciliter l'exploitation des mesures de tension faites aux bornes des bobinages secondaires.
Avantageusement, la division des première et seconde portions du premier secteur ou respectivement du second secteur est faite pour que les première et seconde portions du premier secteur ou respectivement du second secteur reçoivent un flux magnétique égal.
Avantageusement, le bobinage primaire entoure les bobinages secondaires en présentant des spires comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement.
Avantageusement, les spires d'un même bobinage secondaire sont connectées entre elles de telle sorte que les forces électromotrices induites dans ces spires par un champ magnétique alternatif s'additionnent. D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’une vue de dessus de deux bobinages secondaires d'un capteur de position selon l’état de la technique, - la figure 2 est une représentation schématique d’une vue en perspective des bobinages secondaires de la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique d’une vue en perspective d’une spire selon l’état de la technique, - les figures 4 à 7 sont des représentations schématiques d’une vue en perspective d’une spire selon un mode de réalisation de la présente invention avec un hachurage respectif pour chacune de ces figures d’une portion spécifique d’un premier ou d’un second secteur longitudinal de la spire, - la figure 8 est une représentation schématique de la spire illustrée aux figures 4 à 7, les portions de spires ayant été modifiées par rapport à une spire selon l’état de la technique illustrée à la figure 3 étant dessinées en pointillés.
La figure 1 représente en vue de dessus un premier bobinage secondaire 4 et un second bobinage secondaire 6 et la figure 2 est une vue en perspective des bobinages secondaires de la figure 1. Chacun de ces deux bobinages présente des spires 10a. Ces spires 10a sont conformes à l’état de la technique mais la figure 1 et la figure 2 à venir peuvent être prises en considération pour illustrer la présente invention si on fait abstraction de la forme des spires 10a et seulement pour la disposition en empilage des spires 10a.
On remarque que pour chacun de ces bobinages, les spires 10a sont toutes sensiblement similaires mais à chaque fois décalées l'une par rapport à l'autre selon une direction longitudinale illustrée sur la figure 1 par un axe longitudinal A.
Le décalage longitudinal entre deux spires voisines peut être à chaque fois le même. En outre, toujours de manière préférée, le deuxième bobinage secondaire 6 est, en vue de dessus, symétrique au premier bobinage secondaire 4 par rapport à un plan transversal (non représenté) orthogonal à l'axe longitudinal. Le nombre de spires des deux bobinages est le même et la surface des spires est également la même.
Comme montré à la figure 3, dans l’état de la technique et non pour la présente invention, chaque spire 10a présente un premier secteur supérieur 1 et un second secteur 2 inférieur, le premier secteur 1 correspondant à une piste gravée sur une couche d'une carte de circuit imprimé (non représentée) et le second secteur 2 inférieur correspondant à une piste gravée sur une autre couche de la même carte de circuit imprimé opposée. Une continuité électrique entre lesdites pistes formant le premier secteur 1 et le second secteur 2 est assurée par un via 32 traversant la carte de circuit imprimé au sein duquel un tronçon, référencé 16 à la figure 2, assure la continuité électrique.
La continuité électrique entre deux spires voisines est assurée de la façon suivante : le premier secteur supérieur 12 d’une spire 10a est relié à un second secteur 2 inférieur d’une spire voisine par un autre via 34 traversant la carte de circuit imprimé au sein duquel un tronçon assure ladite continuité électrique. Chaque premier secteur 1 supérieur et chaque second secteur 2 inférieur peuvent présenter, dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, la forme d'un demi-hexagone irrégulier.
Chaque premier secteur 1 supérieur et chaque second secteur 2 inférieur présentent chacun ainsi une forme globalement concave, la concavité du premier secteur 1 d'une spire 10a étant orientée à l'inverse de la concavité du second secteur 2 inférieur de la même spire.
Plus généralement, dans un bobinage secondaire, les premiers secteurs 1 supérieurs présentent une concavité orientée d'un premier côté et les seconds secteurs 2 présentent une concavité orientée du côté opposé au premier côté. On pourrait ainsi avoir des parties inférieures et/ou supérieures en forme d'arc de cercle, d'arc d'ellipse, de demi octogone, etc... En vue de dessus, on remarque une certaine symétrie entre un premier secteur 1 supérieur et un second secteur 2 inférieur correspondant par rapport à une droite passant par les via 32, 34. La symétrie n'est pas parfaite du fait du décalage existant entre les spires.
En se référant à nouveau aux figures 1 et 2, les tronçons 16, dont un est référencé à la figure 2, dont la position correspond également à celle des via auxquels ils sont reliés, sont alignés sur deux segments parallèles disposés de part et d'autre de l'axe longitudinal A et perpendiculaires à ce dernier, c'est-à-dire traversant le circuit imprimé. Ces deux segments ne sont pas disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal A mais sont décalés dans le sens longitudinal défini par l'axe longitudinal.
Le premier bobinage secondaire 4 et le deuxième bobinage secondaire 6 sont reliés au niveau du plan transversal de symétrie de telle sorte que pour un flux magnétique variable donné, les forces électromotrices induites dans le premier bobinage secondaire 4 s'opposent aux forces électromotrices induites dans le deuxième bobinage secondaire 6. Au sein d'un même bobinage, on remarque que les forces électromotrices induites par un flux magnétique variable dans chacune des spires 10a s'additionnent.
Enfin, on constate sur la gauche des figures 1 et 2 la présence de deux pistes de connexion 18 permettant de relier les bobinages secondaires à un appareil de mesure de la tension régnant aux bornes de ceux-ci. L'ensemble formé par le premier bobinage secondaire 4 et par le deuxième bobinage secondaire 6 permettent par exemple de réaliser une fonction sinus lorsqu'une cible conductrice se déplace à proximité de ces bobinages. Pour réaliser une fonction cosinus lors du déplacement de la cible, il est connu d'utiliser un autre ensemble de bobinages que l'on vient superposer au premier ensemble de bobinages.
La figure 3 montre une spire prise isolément selon l’état de la technique. Une telle spire 10a est divisée dans une longueur de spire en un premier secteur 1 dit supérieur et un second secteur 2 inférieur, les premier et second secteurs 1,2 étant complémentaires et successifs. Comme précédemment mentionné, deux via 32 et 34 sont prévus sur les bords longitudinaux de la spire 10a à la jonction respective des bords longitudinaux des premier et second secteurs 1,2.
Pour une spire 10a de l’état de la technique, si on divise artificiellement respectivement le premier secteur 1 ou le second secteur 2 dans une largeur de spire en des première et seconde portions 11, 12 ; 21,22, ces paires de deux portions respectives sont sensiblement au même niveau en étant disposées sur une même face respective de la carte de circuit imprimé dite première face pour le premier secteur 1 ou sur la seconde face pour le second secteur 2. Il n’y a donc pas de dénivelé entre chacune des paires «artificielles » de premières et secondes portions 11, 12 ; 21,22 pour les premier et second secteurs 1,2.
Un capteur de position inductif selon la présente invention reprend les caractéristiques suivantes communes avec un capteur de position inductif de l’état de la technique.
Comme il est visible aux figures 1 et 2, pour un capteur de l’état de la technique, mais ceci restant valable pour un capteur selon la présente invention à l’exclusion des caractéristiques des spires 10a qui sont remplacées par des spires 10, un capteur de position inductif comporte d'une part, un bobinage primaire et, d'autre part, au moins deux bobinages secondaires 4,6 constitués chacun de plusieurs spires 10 réalisées chacune sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé.
Un bobinage secondaire 4, 6 comporte des spires 10 présentant chacune sensiblement la même forme, lesdites spires 10 étant alignées selon une direction dite longitudinale avec à chaque fois un décalage dans la direction longitudinale. Chacune desdites spires 10 est divisée dans une longueur de spire 10 en un premier secteur 1 et un second secteur 2 complémentaires et successifs.
Les figures 4 à 8 montrent une spire 10 faisant partie d’un bobinage secondaire d’un capteur de position inductif selon la présente invention.
Selon l’invention, le premier secteur 1 est divisé dans une largeur de spire 10 en une première portion 11 disposée sur une face de la carte de circuit imprimé dite première face et une seconde portion 12 disposée sur une face de circuit imprimé opposée à la première face, la face opposée étant dite seconde face, les première et seconde portions 11, 12 du premier secteur 1 étant complémentaires.
La seconde portion 12 du premier secteur 1 est prolongée dans la longueur de la spire 10 par une première portion 21 du second secteur 2 disposée sur la première face du circuit imprimé, la première portion 21 du second secteur 2 étant prolongée dans la largeur de la spire 10 par une seconde portion 22 du second secteur 2 disposée sur la seconde face du circuit imprimé, les première et seconde portions 21,22 du second secteur 2 divisant le second secteur 2 dans sa largeur en étant complémentaires.
La première portion 11 du premier secteur 1 est aussi connectée à la seconde portion du second secteur d’une spire voisine. Respectivement, en étant regroupées en paires, les première et seconde portions 11, 12 du premier secteur 1, la seconde portion 12 du premier secteur 1 et la première portion 21 du second secteur 2, la première portion 21 du second secteur 2 et la seconde portion 22 du second secteur 2 ainsi que la seconde portion du second secteur d’une spire voisine et la première portion 11 du premier secteur 1 sont deux à deux reliées par un via 31 à 34 respectif traversant la carte de circuit imprimé.
Il s’ensuit que pour chacun des deux secteurs 1,2 de la spire 10, ce secteur 1 ou 2 présente un dénivelé entre deux portions latérales 11, 12 ; 21,22 du secteur 1,2. Pour chaque secteur 1,2, une portion 11 ou 21 est sur une première face du circuit imprimé et l’autre portion associée 12 ou 22 est sur la seconde face du circuit imprimé. Il n’y a donc plus de secteurs supérieur 1 ou inférieur 2 comme le prévoyait l’état de la technique mais des secteurs 1,2 divisant longitudinalement la spire 10 avec chaque secteur 1,2 se répartissant sur les deux faces du circuit imprimé, une portion 11 ou 12 du premier secteur 1 sur une face de la carte étant prolongée par une portion 22 ou 21 du second secteur 2 sur l’autre face et inversement, deux portions 11, 12 ; 21,22 d’un même secteur 1,2 s’étendant sur des faces différentes de la carte de circuit imprimé.
Aux figures 4 à 8, les portions 11, 12 ; 21,22 des premier et second secteurs 1,2 sont montrées relativement planes mais ceci peut être différent. De même les portions 11, 12 ; 21,22 d’un même premier 1 ou second secteur 2 ne sont pas forcément égales en dimension, l’important est qu’elles soient traversées par un même flux magnétique. La division des première et seconde portions 11, 12 ; 21,22 du premier secteur 1 ou respectivement du second secteur 2 peut donc être faite essentiellement pour que deux portions 11, 12 ou 21,22 d’un même secteur 1 ou 2, par exemple les première et seconde portions 11, 12 du premier secteur 1 ou respectivement les première et seconde portions 21,22 du second secteur 2 reçoivent un flux magnétique égal. A la figure 4, la seconde portion 12 du premier secteur 1 est montrée hachurée pour être mieux visible. A la figure 5, la première portion 21 du second secteur 2 est montrée hachurée tandis qu’à la figure 6, la seconde portion 22 du second secteur 2 est montrée hachurée. A la figure 7, la première portion 11 du premier secteur 1 est montrée hachurée. A la figure 8, ce sont les portions de la spire 10 modifiées par rapport à une spire 10a de l’état de la technique montrée à la figure 3, qui sont dessinées en pointillés. L'alignement des premier et second secteurs 1,2 n'est pas forcément linéaire. Il peut aussi s'agir d'un arc de cercle ou éventuellement d'ellipse. L'homme du métier aura compris que cet alignement correspond à la direction de déplacement de l'objet dont on souhaite connaître la position. C'est le plus souvent un déplacement linéaire avec dans ce cas l’utilisation d’un capteur de position linéaire. Cependant, il peut aussi s'agir d'un déplacement selon une trajectoire courbe, le plus souvent circulaire.
Pour chaque spire, les première et seconde portions 11, 12 du premier secteur 1 peuvent présenter des bords latéraux respectivement sur la première face et la seconde face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords latéraux connectées par un premier via 31.
Les premier et second secteurs 1,2 peuvent être de forme semi-hexagonale avec cependant pour le premier secteur 1 une seconde portion 12 et pour le second secteur 2 une deuxième portion 22, affaissées en étant disposées sur l’autre face de la carte de circuit imprimé que la première portion 11 du premier secteur 1 ou la première portion 21 du second secteur 2. Les spires 10 peuvent être réalisées en formant des portions linéaires et le nombre de portions linéaires est limité sans trop pénaliser la surface de la spire.
Pour chaque spire, la seconde portion 12 du premier secteur 1 et la première portion 21 du second secteur 2 peuvent présenter des bords longitudinaux respectivement sur la seconde face et la première face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords longitudinaux connectées par un deuxième via 32, ce deuxième via 32 pouvant aussi servir de connexion avec une spire adjacente à la présente spire 10 détaillée.
Les première et seconde portions 21,22 du second secteur 2 peuvent présenter des bords latéraux respectivement sur la première face et la seconde face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords latéraux connectées par un troisième via 33. Les extrémités haute ou basse du premier via 31 peuvent être alignées avec les extrémités haute ou basse du troisième via 33 selon l’axe longitudinal de la spire 10.
Enfin, la seconde portion 22 du second secteur 2 d’une spire 10 voisine et la première portion 11 du premier secteur 1 présente des bords longitudinaux respectivement sur la seconde face et la première face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords longitudinaux connectées par un quatrième via 34.
La liaison de l’extrémité du bord longitudinal de la première portion 11 du premier secteur 1 et du quatrième via 34 et la liaison de l’extrémité du bord longitudinal de la première portion 21 du second secteur 2 et du deuxième via 32 peuvent être dans un même plan parallèle à la carte de circuit imprimé, les deuxième et quatrième via 34 étant de la même longueur.
Il peut en aller de même pour une longueur commune du premier via 31 et du troisième via 33. Les quatre via 31 à 34 peuvent aussi être de même longueur.
Les bords longitudinaux des première et seconde portions 11, 12 du premier secteur 1 et respectivement du second secteur 2 peuvent être orientés l’un vers l’autre dans des plans superposés. Une extrémité du bord longitudinal de la seconde portion 12 du premier secteur 1 peut être connectée à l’extrémité inférieure du deuxième via 32 et une extrémité du bord longitudinal de la première portion 21 du second secteur 2 peut être connectée à l’extrémité supérieure du deuxième via 32.
Les premier et second secteurs 1,2 peuvent présenter une longueur égale et le décalage dans la direction longitudinale entre deux spires 10 voisines peut être inférieur à la longueur du premier 1 ou du second secteur 2. Ce décalage dans la direction longitudinale peut être constant.
En se référant aux figures 1, 2 et à une quelconque des figures 4 à 8, tout en considérant que les spires 10a montrées à ces figures doivent être remplacées par des spires 10 conformes à la présente invention, le bobinage primaire peut entourer les bobinages secondaires 4, 6 en présentant des spires 10 comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement. Un capteur selon l'invention peut comporter deux ensembles de bobinages secondaires 4, 6, l'un pour réaliser une fonction sinus et l'autre pour réaliser une fonction cosinus. L'un de ces ensembles de bobinages secondaires 4, 6 peut comporter par exemple deux bobinages secondaires 4, 6 disposés symétriquement par rapport à un axe médian A et reliés de telle sorte que les forces électromotrices induites dans les spires 10 d'un premier bobinage secondaire 4, 6 s'opposent aux forces électromotrices induites dans les spires 10 du second bobinage secondaire 4, 6. Il peut y avoir plus de deux bobinages secondaires 4, 6, notamment des bobinages secondaires 4, 6 redondants.
Les spires 10 d'un même bobinage secondaire 4, 6 peuvent être connectées entre elles de telle sorte que les forces électromotrices induites dans ces spires 10 par un champ magnétique alternatif s'additionnent.
La présente invention ne se limite pas à la forme de la réalisation décrite ci-dessus et aux variantes évoquées à titre d'exemples non limitatifs. Elle concerne également toutes les variantes à la portée de l'homme du métier dans le cadre défini par les revendications ci-après.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Capteur de position inductif comportant, d'une part, un bobinage primaire et, d'autre part, au moins deux bobinages secondaires (4, 6) constitués chacun de plusieurs spires (10) réalisées sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé, chaque bobinage secondaire (4, 6) comportant des spires (10) présentant chacune sensiblement la même forme et lesdites spires (10) étant alignées selon une direction dite longitudinale avec à chaque fois un décalage dans la direction longitudinale, chacune desdites spires (10) étant divisée dans une longueur de spire en un premier secteur (1) et un second secteur (2) complémentaires et successifs, caractérisé en ce que : • le premier secteur (1) est divisé dans une largeur de spire en une première portion (11) disposée sur une face de la carte de circuit imprimé dite première face et une seconde portion (12) disposée sur une face de circuit imprimé opposée à la première face, la face opposée étant dite seconde face, les première et seconde portions (11, 12) du premier secteur (1) étant complémentaires, • la seconde portion (12) du premier secteur (1) est prolongée dans la longueur de la spire par une première portion (21) du second secteur (2) disposée sur la première face du circuit imprimé, • la première portion (21 ) du second secteur (2) est prolongée dans la largeur de la spire par une seconde portion (22) du second secteur (2) disposée sur la seconde face du circuit imprimé, les première et seconde portions (21,22) du second secteur (2) divisant le second secteur (2) dans sa largeur en étant complémentaires, • la première portion (11) du premier secteur (1) est connectée à la seconde portion (22) du second secteur (2) d’une spire voisine, • les première et seconde portions (11, 12) du premier secteur (1), la seconde portion (12) du premier secteur (1) et la première portion (21) du second secteur (2), la première portion (21) du second secteur (2) et la seconde portion (22) du second secteur (2) ainsi que la seconde portion (22) du second secteur (2) d’une spire voisine et la première portion (11) du premier secteur (1) sont reliées par un via (31 à 34) respectif traversant la carte de circuit imprimé.
  2. 2. Capteur de position inductif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que pour chaque spire: • les première et seconde portions (11, 12) du premier secteur (1) présentent des bords latéraux respectivement sur la première face et la seconde face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords latéraux connectées par un premier via (31 ), • la seconde portion (12) du premier secteur (1) et la première portion (21) du second secteur (2) présentent des bords longitudinaux respectivement sur la seconde face et la première face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords longitudinaux connectées par un deuxième via (32), • les première et seconde portions (21,22) du second secteur (2) présentent des bords latéraux respectivement sur la première face et la seconde face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords latéraux connectées par un troisième via (33), • la seconde portion (22) du second secteur (2) d’une spire voisine et la première portion (11) du premier secteur (1) présentent des bords longitudinaux respectivement sur la seconde face et la première face de la carte de circuit imprimé avec les extrémités en vis-à-vis de leurs bords longitudinaux connectées par un quatrième via (34).
  3. 3. Capteur de position inductif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la liaison de l’extrémité du bord longitudinal de la première portion (11) du premier secteur (1) et du quatrième via (34) et la liaison de l’extrémité du bord longitudinal de la première portion (21) du second secteur (2) et du deuxième via (32) sont dans un même plan parallèle à la carte de circuit imprimé, les deuxième et quatrième via (34) étant de la même longueur.
  4. 4. Capteur de position inductif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier via (31 ) et le troisième via (33) sont de la même longueur.
  5. 5. Capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords longitudinaux des première et seconde portions (11, 12 ; 21,22) du premier secteur (1) et respectivement du second secteur (2) sont orientés l’un vers l’autre dans des plans superposés.
  6. 6. Capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second secteurs (1,2) présentent une longueur égale et le décalage dans la direction longitudinale entre deux spires (10) voisines est inférieur à la longueur du premier (1) ou du second secteur (2).
  7. 7. Capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le décalage longitudinal entre deux spires (10) est constant.
  8. 8. Capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la division des première et seconde portions (11, 12; 21,22) du premier secteur (1) ou respectivement du second secteur (2) est faite pour que les première et seconde portions (11, 12; 21,22) du premier secteur (1 ) ou respectivement du second secteur (2) reçoivent un flux magnétique égal.
  9. 9. Capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bobinage primaire entoure les bobinages secondaires (4, 6) et présente des spires comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement.
  10. 10. Capteur de position inductif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les spires (10) d'un même bobinage secondaire (4, 6) sont connectées entre elles de telle sorte que les forces électromotrices induites dans ces spires (10) par un champ magnétique alternatif s'additionnent.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3094085B1 (fr) * 2019-03-22 2021-02-26 Continental Automotive Capteur de position inductif de largeur réduite
FR3123430B1 (fr) 2021-05-25 2023-05-05 Vitesco Technologies Capteur de position inductif symétrique

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9523991D0 (en) * 1995-11-23 1996-01-24 Scient Generics Ltd Position encoder
US6642711B2 (en) * 2001-01-24 2003-11-04 Texas Instruments Incorporated Digital inductive position sensor
CA2414724C (fr) * 2002-12-18 2011-02-22 Cashcode Company Inc. Capteur a induction faisant appel a un circuit imprime
DE60304460T2 (de) * 2003-07-12 2006-10-12 Liaisons Electroniques-Mécaniques LEM S.A. Stromsensor mit einem einen Luftspalt aufweisenden Magnetkern und damit ausgerüstete Energieversorgungsschaltung
GB201110825D0 (en) * 2011-06-27 2011-08-10 Sentec Ltd Sensors
GB201117201D0 (en) * 2011-10-04 2011-11-16 Howard Mark A Detector
FR3002034B1 (fr) * 2013-02-12 2015-03-20 Continental Automotive France Capteur de position inductif
US10612943B2 (en) * 2016-08-24 2020-04-07 Mitutoyo Corporation Winding and scale configuration for inductive position encoder
US10591316B2 (en) * 2018-03-30 2020-03-17 Mitutoyo Corporation Transmitter and receiver configuration for inductive position encoder
US10551217B2 (en) * 2018-06-29 2020-02-04 Mitutoyo Corporation Receiver line spacing in inductive position encoder

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