FR3094085A1 - Capteur de position inductif de largeur réduite - Google Patents
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Abstract
Capteur de position inductif de largeur réduite L’invention concerne un capteur de position inductif comportant, d'une part, un bobinage primaire et, d'autre part, au moins deux bobinages secondaires (6) constitués chacun de plusieurs spires (10) formées d’une succession de côtés (22, 23) et réalisées sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé. Deux paires de deux côtés (22, 23) adjacents de chaque spire (10) d’au moins un bobinage secondaire (6) forment une première pointe (9) dirigée vers une première extrémité longitudinale et une deuxième pointe dirigée vers une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé, une projection sur un plan de la carte de circuit imprimé des deux côtés (22, 23) adjacents de chaque paire délimitant entre eux un angle projeté aigu. Figure d’abrégé : figure 4
Description
La présente invention concerne un capteur de position inductif de largeur réduite pouvant servir notamment mais non limitativement comme capteur de niveau de liquide dans un réservoir, par exemple un réservoir de liquide de frein, de lave-glace, d’huile de lubrification ou de refroidissement dans un véhicule automobile.
Art antérieur
Il est connu d’utiliser un capteur de position inductif pour déterminer une 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 tous types d'industries.
De tels capteurs sont également utilisés dans des applications grand public comme, par exemple, le domaine de l'automobile. Toutefois, ces capteurs peuvent être utilisés 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 tensions induites 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 courants induits 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 notamment s'agir d'une pièce découpée dans une tôle. Pour réaliser un capteur linéaire, la découpe de 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 (cos et sin) sont bien connues 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 tensions induites 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 de réaliser des spires pour former les bobinages secondaires sur deux couches distinctes. Pour ce faire, il convient de réaliser des via traversant la carte de circuit imprimé pour permettre le raccordement des spires ainsi réalisées.
Une forme particulièrement avantageuse d’un tel capteur de détection inductif a été divulguée dans le document FR-B-3 002 034.
Une nouvelle application d’un capteur inductif concerne la mesure d’un niveau de liquide dans un réservoir.
Il est en effet connu d’utiliser comme capteurs de niveau des capteurs magnétiques avec ou plusieurs aimants et des cellules à effet Hall. Un flotteur portant un aimant passe devant un ensemble de cellules Hall disposées linéairement et verticalement. Les cellules Hall mesurent la valeur du champ magnétique et indiquent la position du flotteur donc du niveau de liquide. Cet ensemble est de forme allongée et très étroite. Le flotteur est de forme annulaire et est placé autour du capteur.
Ce type de capteur présente le désavantage notoire d’être très largement sensible à tout champ magnétique basse fréquence ou quasi-statique, par exemple issu d’aimants que l’on peut trouver à l’intérieur d’un véhicule automobile hybride ou électrique, ce qui le rend inadéquat à remplir son rôle dans des véhicules automobiles de plus en plus électrifiés.
Il existe donc un besoin d’améliorer la précision, la linéarité et l’indépendance aux défauts mécaniques de ce capteur de niveau sans augmenter l’encombrement et en gardant la forme habituelle de ce type de capteur et en le rendant insensible aux champs magnétiques externes.
Il a donc été pensé à utiliser un capteur de détection par induction comme capteur de niveau pour remplacer le capteur par effet Hall de l’état de la technique. Cependant une grande difficulté est de concevoir un capteur inductif très étroit.
Sans que cela soit limitatif, la dimension souhaitée d’un tel capteur de niveau est de 5 millimètres de large alors que typiquement la largeur d’un capteur inductif est de 10 millimètres, ce qui empêche l’utilisation d’un capteur inductif dans ces conditions.
Le problème à la base de la présente invention est de concevoir un capteur de position inductif présentant une largeur réduite qui puisse favoriser son développement dans de nouvelles applications, notamment comme capteur de niveau dans un réservoir de liquide.
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 formées d’une succession de côtés et 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 par rapport à la carte de circuit imprimé avec à chaque fois un décalage dans la direction longitudinale, chacune desdites spires s’étendant symétriquement sur les deux faces opposées de la carte de circuit imprimé par des portions symétriques reliées par des via, remarquable en ce que deux paires de deux côtés adjacents de chaque spire d’au moins un bobinage secondaire forment une première pointe dirigée vers une première extrémité longitudinale et une deuxième pointe dirigée vers une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé, une projection sur un plan de la carte de circuit imprimé des deux côtés adjacents de chaque paire délimitant entre eux un angle projeté aigu.
L’effet technique est l’obtention d’un capteur de position inductif à largeur réduite comparé à un capteur de l’état de la technique. Au lieu que chaque extrémité longitudinale d’une spire secondaire ne présente un fond s’étendant transversalement au capteur, un capteur selon la présente invention présente à chaque extrémité longitudinale d’une spire d’un bobinage secondaire une pointe effilée ou plus ou moins arrondie.
Il y a deux modes préférentiels de réalisation de la présente invention. Dans un premier mode, les deux côtés de la spire secondaire formant pointe sont dans un même plan sur une même face du circuit imprimé. Dans un deuxième mode, les deux côtés de la spire secondaire formant pointe sont dans deux plans superposés, chacun des plans se trouvant sur une de deux faces opposées du circuit imprimé. Dans ce deuxième mode, un via réalise la connexion entre les deux côtés au sommet de l’angle aigu de chaque pointe.
C’est pour cela qu’il est fait référence à une projection sur un plan de la carte de circuit imprimé des deux côtés adjacents de chaque paire délimitant entre eux un angle projeté aigu pour inclure le deuxième mode, les deux côtés de l’angle aigu du premier mode étant confondus avec leur projection et donc ce premier mode étant aussi couvert par cette formulation.
Un seul des bobinages secondaires peut présenter de telles spires aplaties à angle aigu mais il est très avantageux que le capteur présente ses deux bobinages secondaires avec des spires aplaties comportant des pointes d’extrémité longitudinale.
Avantageusement, les deux côtés adjacents de chaque paire délimitent entre eux une section arrondie en tant que pointe. Ceci est une mesure commune de fabrication des spires secondaires afin que la matière de la spire secondaire ne soit pas pliée trop fortement et cassée.
Pour le deuxième mode, une forme arrondie est moins importante étant donné que les deux côtés de l’angle aigu ne sont pas dans un même plan et qu’un via se trouve au sommet de l’angle aigu pour connecter les deux côtés de l’angle aigu.
Avantageusement, l’angle projeté est compris entre 1 et 45°. Plus cet angle est petit et plus la largeur de chaque spire secondaire et en conséquence du capteur est réduite.
Avantageusement, lesdits au moins deux bobinages secondaires sont disposés chacun symétriquement par rapport à un axe médian perpendiculaire à un axe longitudinal de la carte de circuit imprimé et les forces électromotrices induites dans les spires d'un premier bobinage secondaire s'opposent aux forces électromotrices induites dans les spires d’au moins un second bobinage secondaire.
Avantageusement, lesdits au moins deux bobinages secondaires présentent chacun deux paires de deux côtés adjacents de chaque spire d’au moins un bobinage secondaire pointant respectivement vers une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé.
Avantageusement, chaque spire dudit au moins un bobinage secondaire présente une forme de losange quand projetée sur le plan de la carte de circuit imprimé.
Selon le premier mode, la forme de losange est déjà présente sans projection sur un plan de la carte de circuit imprimé, les deux côtés de l’angle aigu se trouvant dans le même plan et étant confondus avec leur projection, ce qui n’est pas le cas pour le deuxième mode où la forme de losange n’est pas directement obtenue sur un plan mais seulement par projection.
Ainsi, pour diminuer la largeur d’un capteur par une diminution de la largeur des spires d’au moins un bobinage secondaire, il est utilisé une forme de spire avec des angles aigus aux extrémités longitudinales. En partant d’une structure périodique de bobinage, on peut ainsi dessiner au moins un des deux bobinages secondaires avec des spires ayant des formes de losange très aplaties.
Une telle forme en losange se déduit d’une forme hexagonale mais sans le fond présent pour cette forme hexagonale montrée par les deux états de la technique les plus proches, fond qui augmentait l’encombrement des spires dans le sens de la largeur du bobinage secondaire formé par ces spires. Ceci permet de minimiser la largeur du motif des spires de façon à pouvoir réaliser un motif de capteur.
Avantageusement, le bobinage primaire entoure lesdits au moins deux bobinages secondaires et présente des spires comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement.
Dans le premier mode de réalisation optionnelle de l’invention, les deux côtés adjacents d’une même paire sont disposés sur une même face de la carte de circuit imprimé, les deux paires de deux côtés adjacents se trouvant respectivement sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé, chacune desdites spires présentant une première partie formée d’une des deux paires et une seconde partie formée de l’autre des deux paires, la première partie d'une spire étant reliée à la seconde partie de la même spire par un premier via traversant la carte de circuit imprimé, la seconde partie de la spire étant reliée à une première partie d’une spire voisine par un second via traversant la carte de circuit imprimé.
Dans le deuxième mode de réalisation optionnelle de l’invention, les deux côtés adjacents d’une même paire sont disposés sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé, un via étant positionné à la pointe de la paire, chacune desdites spires se présentant comme une alternance de côtés adjacents dont un côté adjacent se trouve sur une première face de la carte de circuit imprimé et l’autre côté adjacent se trouve sur une deuxième face de la carte de circuit imprimé opposée à la première face.
L’avantage de ce deuxième mode de réalisation par rapport au premier est de redresser et d’équilibrer une spire secondaire selon le premier mode qui était en deux secteurs longitudinaux respectivement supérieur et inférieur. Le défaut d’une spire conforme au premier mode est son aspect penché selon sa longueur.
Conformément au deuxième mode, 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 selon le premier mode 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.
Pour les deux côtés formant un angle aigu à chaque extrémité longitudinale de la spire secondaire, ces deux côtés ne sont plus positionnés contre une même face de la carte de circuit imprimé mais respectivement sur des faces opposées, un via traversant la carte de circuit imprimé reliant les deux côtés à la pointe formant sommet de l’angle aigu.
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 pour un capteur linéaire.
Pour les deux formes préférentielles de réalisation de la présente invention, un décalage dans la direction longitudinale entre deux spires voisines est inférieur à une distance séparant une pointe d'une première partie d’une spire et un axe traversant les premier et second via correspondants.
Avantageusement, le capteur de position inductif est un capteur linéaire plan ou un capteur rotatif autour d’une cible.
Un capteur selon l’invention peut être aussi bien un capteur linéaire qu’un capteur rotatif en transformant un repère cartésien de référence en repère polaire.
En réalisant le motif sur un produit du type circuit imprimé flexible, après l’avoir déformé en incurvant le circuit imprimé flexible selon un arc de cercle ou selon un cercle entier, on peut faire un capteur pouvant se poser sur une surface cylindrique au moins partielle obtenue par la courbure du circuit imprimé.
La présente invention concerne un réservoir contenant un liquide remarquable en ce qu’il comprend comme capteur de niveau inductif un tel capteur de position inductif, le capteur de niveau inductif étant associé à une cible formée d’une pièce conductrice de l’électricité portée par un flotteur au niveau du liquide dans le réservoir.
La présente invention concerne enfin un véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend au moins un tel réservoir.
Brève description des figures
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 :
Description détaillée de l'invention
Lafigure 1représente en vue de dessus un premier bobinage secondaire 4 et un second bobinage secondaire 6 et lafigure 2est une vue en perspective des bobinages secondaires 4, 6 de lafigure 1d’un capteur de position selon un premier état de la technique. Chacun de ces deux bobinages 4, 6 présente 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 lafigure 1par un axe longitudinal R qui est l’axe longitudinal du capteur.
Le décalage longitudinal entre deux spires 10a 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 R. Le nombre de spires 10a des deux bobinages peut être le même et la surface des spires 10a peut être également la même.
Comme montré auxfigures 1 et 2, dans ce premier état de la technique, 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 des via 32 traversant la carte de circuit imprimé au sein desquels un tronçon, référencé 16 à lafigure 2, assure la continuité électrique.
La continuité électrique entre deux spires 10a voisines est assurée de la façon suivante : le premier secteur supérieur 1 d’une spire 10a est relié à un second secteur 2 inférieur d’une spire 10a 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 auxfigures 1 et 2, la forme d'un demi-hexagone irrégulier en présentant un fond 9a à chacune de ses extrémités longitudinales encadré par deux côtés 22 et 23.
Seul un fond à droite desfigures 1 et 2et deux côtés 22, 23 de la spire 10a sont référencés respectivement 9a, 22 et 23 mais ce qui est énoncé pour ce fond 9a ou ces côtés 22, 23 est valable pour tous les fonds encadrés par deux côtés latéraux des spires 10a facilement identifiables. Toutes les spires ne sont pas référencées 10a mais peuvent être reconnues comme telles à partir des spires référencées.
Chaque premier secteur 1 supérieur et chaque second secteur 2 inférieur présentent 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. Une telle spire 10a peut donc former un hexagone.
Plus généralement, dans un bobinage secondaire 4, 6, 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.
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 10a.
En se référant à nouveau auxfigures 1 et 2, les tronçons 16, dont un est référencé à lafigure 2et dont la position correspond également à celle des via 32 auxquels ils sont reliés, sont alignés sur deux segments parallèles disposés de part et d'autre d’un axe longitudinal des spires R de lafigure 1et 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 R 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 desfigures 1 et 2la présence de deux pistes de connexion 18 permettant de relier les bobinages secondaires 4, 6 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.
Auxfigures 1 et 2, il peut être remarqué la structure d’une spire 10a prise isolément selon l’état de la technique. Une telle spire 10a est divisée dans une longueur de spire 10a 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 10a en des première et seconde portions, 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 pour les premier et second secteurs 1, 2.
Chacune des spires 10a secondaires présente, à sa portion avant ou sa portion arrière, un fond plat 9.
En se référant auxfigures 3 à 5pour le premier mode de réalisation et auxfigures 7 et 8pour le deuxième mode de réalisation de la présente invention tout en se référant auxfigures 1 et 2pour les références manquantes à cesfigures, 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 4, 6 constitués chacun de plusieurs spires 10 formées d’une succession de côtés 22, 23 et réalisées sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé.
Chaque bobinage secondaire 4, 6 comporte des spires 10 présentant chacune sensiblement la même forme et les spires 10 sont alignées selon une direction dite longitudinale par rapport à la carte de circuit imprimé avec à chaque fois un décalage d1, visible à la figure 5, dans la direction longitudinale.
Chacune des spires 10 secondaires s’étendent symétriquement sur les deux faces opposées de la carte de circuit imprimé par des portions symétriques reliées par des via 32, ceci différemment selon les deux modes de réalisation préférentielle de la présente invention.
Selon l’invention, deux paires de deux côtés 22, 23 adjacents de chaque spire 10 d’au moins un bobinage secondaire 4, 6 forment une première pointe 9 dirigée vers une première extrémité longitudinale et une deuxième pointe 9 dirigée vers une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé. Chaque pointe 9, avantageusement arrondie, remplace le fond 9a d’une spire 10 selon l’état de la technique précédemment montrée auxfigures 1 et 2.
A lafigure 3,seule la pointe la plus à droite est référencée 9 tandis qu’à lafigure 4les deux pointes 9 d’extrémité opposée sont référencées 9 et à lafigure 5, les deux pointes 9 d’extrémité illustrées sont référencées 9 mais ce qui est énoncé pour les pointes 9 référencées reste valable pour toutes les pointes 9 d’une spire 10.
Une projection sur un plan de la carte de circuit imprimé des deux côtés 22, 23 adjacents de chaque paire délimite entre eux un angle projeté aigu. Ceci est valable pour le deuxième mode de réalisation de la présente invention montré auxfigures 7 et 8, les côtés 22, 23 adjacents entourant une pointe 9 étant dans un même plan auxfigures 3 à 5.
A lafigure 3, il est montré seulement le deuxième bobinage secondaire 6 du capteur mais ce qui a été énoncé précédemment est aussi valable pour le premier bobinage secondaire précédemment référencé 4 auxfigures 1 et 2. Chaque spire 10 du ou des bobinages secondaires 4, 6 peut présenter une forme de losange directement plane ou quand projetée sur le plan de la carte de circuit imprimé. Ceci peut être vu aussi auxfigures 5 et 8.
Le bobinage primaire peut entourer les bobinages secondaires et présenter des spires comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement.
Pour le premier mode de réalisation de la présente invention, comme notamment visible auxfigures 3 à 5, les deux paires de deux côtés 22, 23 adjacents de chaque spire 10 d’au moins un bobinage secondaire 4, 6 pointant respectivement vers une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale sont dans le même plan et donc confondus avec leur projection sur un plan de la carte de circuit imprimé.
Une spire 10 secondaire selon le premier mode de réalisation de l’invention est visible en perspective à lafigure 4et une spire 10 secondaire selon le deuxième mode de réalisation est visible en perspective à lafigure 7.
Dans le premier mode de réalisation selon la présente invention, comme montré auxfigures 3 à 5, les deux côtés 22, 23 adjacents d’une même paire sont disposés sur une même face de la carte de circuit imprimé, les deux paires de deux côtés 22, 23 adjacents se trouvant respectivement sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé auxfigures 7 et 8.
Dans les deux modes de réalisation de la présente invention, la continuité électrique entre deux spires 10 voisines est assurée de la même manière que dans l’état de la technique. Le premier secteur supérieur 1 d’une spire 10 est relié à un second secteur 2 inférieur d’une spire voisine par un via 34 traversant la carte de circuit imprimé au sein duquel un tronçon assure la continuité électrique.
Comme il est visible à lafigure 4, la continuité électrique entre le premier secteur 1 d’une spire 10 et le deuxième secteur 2 de la même spire 10 est assurée par un via 32 traversant la carte de circuit imprimé au sein duquel un tronçon assure la continuité électrique.
A lafigure 4, il est visible que la spire 10 présente une forme de losange. Une première partie du losange ou premier demi-losange pointe vers une extrémité longitudinale du capteur sur une première face du circuit imprimé et une deuxième partie du losange ou deuxième demi-losange pointe vers l’autre extrémité longitudinale du capteur sur une deuxième face opposée du circuit imprimé.
Dans cette configuration, chacune desdites spires 10 présente une première partie formée d’une des deux 22, 23 et une seconde partie formée de l’autre des deux paires 22, 23. La première partie d'une spire 10 est reliée à la seconde partie de la même spire 10 par un premier via 32 traversant la carte de circuit imprimé, la seconde partie de la spire 10 étant reliée à une première partie d’une spire 10 voisine par un second via 34 traversant la carte de circuit imprimé.
Dans cette configuration du premier mode de réalisation de la présente invention, les deux côtés 22, 23 adjacents d’une paire sont disposés sur une face opposée de la carte de circuit imprimé que les deux côtés 22, 23 adjacents de l’autre paire.
En se référant à lafigure 5, un décalage d1 dans la direction longitudinale entre deux spires 10 voisines peut être inférieur à une distance d2 séparant une pointe 9 d'une première partie d’une spire 10 et un axe x traversant les via 32 ou 34 correspondants. Ceci permet d’optimiser le nombre de spires 10 sur une surface donnée.
Auxfigures 6 à 8, une spire 10a, selon l’état de la technique à lafigure 6, ou une spire 10, selon la présente invention auxfigures 7 et 8, est montrée isolée et non raccordée avec une spire adjacente pour simplification comme il a été montré auxfigures 1 et 2par le via 34.
Lafigure 6montre un capteur selon un deuxième état de la technique. Selon ce deuxième état de la technique, le premier secteur 1 est divisé dans une largeur de spire 10a 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 dite deuxième face.
A lafigure 6, chaque spire 10a présente deux fonds 9a comme dans le mode de réalisation selon le premier état de la technique. Cependant, chaque fond 9a se trouve entre deux côtés 22, 23 qui sont sur des faces différentes de la carte de circuit imprimé.
Les première et seconde portions du premier secteur 1 sont complémentaires. Des via 32 assurent la connexion entre les côtés 22, 23 de spire 10 se trouvant sur des faces différentes du circuit imprimé.
Il en va de même pour le second secteur 2 et son fond 9a entouré par deux côtés 22, 23 se trouvant sur des faces différentes de la carte de circuit imprimé.
Il s’ensuit que pour chacun des deux secteurs 1, 2 de la spire, ce secteur 1 ou 2 présente un dénivelé entre deux portions latérales du secteur 1, 2.
Il n’y a donc plus de secteurs supérieur 1 ou inférieur 2 comme le prévoyait le premier état de la technique mais des secteurs 1, 2 divisant longitudinalement la spire 10a avec chaque secteur 1, 2 se répartissant sur les deux faces du circuit imprimé.
Une portion du premier secteur 1 sur une face de la carte est prolongée par une portion du second secteur 2 sur l’autre face et inversement, deux côtés 22, 23 formant pointe d’un même secteur 1, 2 s’étendant sur des faces différentes de la carte de circuit imprimé.
En partant de ce deuxième état de la technique, pour le deuxième mode de réalisation de la présente invention, comme notamment visible auxfigures 7 et 8, les deux côtés 22, 23 adjacents d’une même paire sont disposés sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé, un via 32 étant positionné à la pointe 9 de la paire.
Dans cette configuration, chacune desdites spires 10 se présente comme une alternance de côtés 22, 23 adjacents dont un côté adjacent se trouve sur une première face de la carte de circuit imprimé et l’autre côté adjacent se trouve sur une deuxième face de la carte de circuit imprimé opposée à la première face.
Lafigure 7, en vue en perspective d’une spire 10 selon ce deuxième mode de réalisation et lafigure 8, en vue de dessus d’une spire 10 selon ce deuxième mode de réalisation, montrent une spire 10 dont deux côtés 22, 23 adjacents d’un même secteur entourent une pointe 9 du losange, les deux côtés 22, 23 étant dans des plans superposés.
En se référant à toutes lesfigures, dans tous les modes de réalisation de la présente invention, pour une spire 10 secondaire du capteur inductif, les portions d’un même premier ou second secteur 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 du premier secteur 1 ou respectivement du second secteur 2 peut donc être faite essentiellement pour que deux portions d’un même secteur 1 ou 2, par exemple les première et seconde portions du premier secteur 1 ou respectivement les première et seconde portions du second secteur 2 reçoivent un flux magnétique égal.
De même pour les deux côtés 22, 23 adjacents de chaque paire formant entre eux une pointe 9 du losange dirigée vers une extrémité longitudinale du capteur, ces deux côtés peuvent délimiter entre eux une section arrondie en tant que pointe, ce qui est montré à lafigure 5mais n’est pas limitatif pour ce mode de réalisation.
L’angle projeté de la pointe 9 du losange dirigée vers une extrémité longitudinale du capteur peut être compris entre 1 et 45° en étant inférieur de préférence à 20°.
Comme pour un capteur de l’état de la technique, le capteur peut comporter ses deux bobinages secondaires 4, 6 ou plus disposés chacun symétriquement par rapport à un axe médian perpendiculaire à un axe longitudinal R de la carte de circuit imprimé. Les forces électromotrices induites dans les spires 10 d'un premier bobinage secondaire 4 s'opposent alors aux forces électromotrices induites dans les spires 10 du deuxième bobinage secondaire 6.
Le bobinage ou au moins un des deux bobinages secondaires 4, 6 peut présenter deux paires de deux côtés 22, 23 adjacents de chaque spire 10 d’au moins un bobinage secondaire 4, 6 avec une première pointe 9 dirigée vers une première extrémité longitudinale et une deuxième pointe 9 dirigée vers une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé.
Auxfigures 3 à 5, 7 et 8, les spires 10 sont montrées avec des portions relativement planes contenues dans les deux plans superposés mais ceci peut être différent. Bien qu’un capteur linéaire soit illustré auxfigures 3 à 5, 7 et 8, comme montré à lafigure 9,le capteur de position inductif selon l’invention peut être un capteur rotatif 100 sous forme d’une portion cylindrique.
L'alignement des premier et second secteurs 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.
Un capteur inductif rotatif selon la présente invention est montré à lafigure 9.Le capteur rotatif 100 est sous la forme d’une portion cylindrique ou portion de couronne se limitant à un arc de cercle à lafigure 9mais pouvant former un cylindre complet ou une couronne complète.
Une telle forme peut être obtenue en partant d’un capteur linéaire et présente une carte de circuit imprimé flexible pouvant être incurvée en formant un arc de cercle ou un cercle en entier. Le capteur rotatif 100 présente une tranche portant les deux bobinages secondaires 4, 6 ou plus et un bobinage primaire les entourant.
A lafigure 9,un premier bobinage secondaire 4 et un second bobinage secondaire 6 sont montrés sans un empilement de spires avec décalage des spires 10 pour simplification mais cet empilement est présent en étant similaire à l’empilement montré auxfigures 1, 2 et 3. Les spires 10 des deux bobinages secondaires 4, 6 peuvent s’étendre dans la tranche du capteur rotatif 100 en présentant des angles aigus des deux spires 10 secondaires alignés dans un plan radial au capteur rotatif 100 passant par un centre O de courbure du capteur.
Un capteur rotatif 100 peut contenir des spires selon l’un quelconque des deux modes de réalisation préférentielle de la présente invention, comme décrit précédemment.
Une application particulièrement avantageuse d’un tel capteur à largeur diminuée du fait de la forme en losange à angle au sommet relativement faible de chaque spire secondaire peut être dans un réservoir contenant un liquide, par exemple un réservoir de carburant ou d’un produit quelconque, avantageusement dans un véhicule automobile.
Le réservoir comprend un capteur de niveau inductif tel que précédemment décrit en tant que capteur de niveau. Le capteur de niveau inductif est associé à une cible formée d’une pièce conductrice de l’électricité portée par un flotteur surnageant au niveau du liquide dans le réservoir.
La présente invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant au moins un réservoir tel que précédemment décrit.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites 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 (13)
- 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) formées d’une succession de côtés (22, 23) et réalisées sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé, les spires (10) de chaque bobinage secondaire (4, 6) présentant chacune sensiblement la même forme et lesdites spires (10) étant alignées selon une direction dite longitudinale par rapport à la carte de circuit imprimé avec à chaque fois un décalage (d1) dans la direction longitudinale, chacune desdites spires (10) s’étendant symétriquement sur les deux faces opposées de la carte de circuit imprimé par des portions symétriques reliées par des via (32),caractérisé en ce quedeux paires de deux côtés (22, 23) adjacents de chaque spire (10) d’au moins un bobinage secondaire (4, 6) forment une première pointe (9) dirigée vers une première extrémité longitudinale et une deuxième pointe (9) dirigée vers une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé, une projection sur un plan de la carte de circuit imprimé des deux côtés (22, 23) adjacents de chaque paire délimitant entre eux un angle projeté aigu.
- Capteur de position selon la revendication précédente,caractérisé en ce queles deux côtés (22, 23) adjacents de chaque paire délimitent entre eux une section arrondie en tant que pointe (9).
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’angle projeté est compris entre 1 et 45°.
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quelesdits au moins deux bobinages secondaires (4, 6) sont disposés chacun symétriquement par rapport à un axe médian perpendiculaire à un axe longitudinal (R) de la carte de circuit imprimé et en ce que les forces électromotrices induites dans les spires (10) d'un premier bobinage secondaire (4) s'opposent aux forces électromotrices induites dans les spires (10) dans au moins un second bobinage secondaire (6).
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quelesdits au moins deux bobinages secondaires (4, 6) présentent chacun deux paires de deux côtés (22, 23) adjacents de chaque spire (10) d’au moins un bobinage secondaire (4, 6) avec une première pointe (9) dirigée vers une première extrémité longitudinale et une deuxième pointe (9) dirigée vers une deuxième extrémité longitudinale de la carte de circuit imprimé.
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quechaque spire (10) dudit au moins un bobinage secondaire (4, 6) présente une forme de losange quand projetée sur le plan de la carte de circuit imprimé.
- Capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quele bobinage primaire entoure lesdits au moins deux bobinages secondaires (4, 6) et présente des spires comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement.
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce queles deux côtés (22, 23) adjacents d’une même paire sont disposés sur une même face de la carte de circuit imprimé, les deux paires de deux côtés (22, 23) adjacents se trouvant respectivement sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé, chacune desdites spires (10) présentant une première partie formée d’une des deux paires et une seconde partie formée de l’autre des deux paires, la première partie d'une spire (10) étant reliée à la seconde partie de la même spire (10) par un premier via (32) traversant la carte de circuit imprimé, la seconde partie de la spire (10) étant reliée à une première partie d’une spire (10) voisine par un second via (34) traversant la carte de circuit imprimé.
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce queles deux côtés (22, 23) adjacents d’une même paire sont disposés sur des faces opposées de la carte de circuit imprimé, un via (32) étant positionné à la pointe (9) de la paire, chacune desdites spires (10) se présentant comme une alternance de côtés (22, 23) adjacents dont un côté adjacent se trouve sur une première face de la carte de circuit imprimé et l’autre côté adjacent se trouve sur une deuxième face de la carte de circuit imprimé opposée à la première face.
- Capteur de position selon l’une quelconque des deux revendications précédentes,caractérisé en ce qu’un décalage (d1) dans la direction longitudinale entre deux spires (10) voisines est inférieur à une distance (d2) séparant une pointe (9) d’une spire (10) et un axe (x) traversant les premier et second via (32, 34) correspondants.
- Capteur de position selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu’il est un capteur inductif linéaire plan ou un capteur rotatif (100) autour d’une cible.
- Réservoir contenant un liquidecaractérisé en ce qu’il comprend comme capteur de niveau un capteur de position inductif selon l’une quelconque des revendications précédentes, le capteur de niveau inductif étant associé à une cible formée d’une pièce conductrice de l’électricité portée par un flotteur au niveau du liquide dans le réservoir.
- Véhicule automobilecaractérisé en ce qu’il comprend au moins un réservoir selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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