FR3133444A1

FR3133444A1 - Capteur linéaire inductif

Info

Publication number: FR3133444A1
Application number: FR2202005A
Authority: FR
Inventors: Alain Fontanet; Jérémie Blanc
Original assignee: Vitesco Technologies
Current assignee: Vitesco Technologies
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-09-15
Also published as: WO2023169939A1

Abstract

Capteur de position inductif comportant :- un bobinage primaire (10), - un premier bobinage secondaire (20), - un deuxième bobinage secondaire (40), superposé au premier bobinage secondaire (20), dans lequel - chaque spire comporte deux tronçons de spire dits tronçons transversaux (28, 30, 48) orientés chacun sensiblement perpendiculairement à un axe longitudinal (4), et au moins deux tronçons dits tronçons longitudinaux disposés à chaque fois entre deux tronçons transversaux (28, 30, 48), et - les tronçons transversaux (28, 30, 48) sont irrégulièrement répartis le long de l’axe longitudinal (4), une zone (6) du capteur présentant le long de l’axe longitudinal (4) une densité de tronçons transversaux (28, 30, 48) sensiblement plus élevée que la densité de tronçons en dehors de ladite zone (6). Figure de l’abrégé : Figure 3

Description

Capteur linéaire inductif

La présente divulgation concerne un capteur linéaire inductif.

La présente divulgation relève du domaine de la mesure de position sans contact d’une pièce mécanique. Les applications sont très nombreuses car il est souvent intéressant dans l’industrie de connaitre une position d’une pièce, ou de tout type d’élément mécanique, sans contact avec elle.

La présente divulgation concerne plus particulièrement un capteur inductif dont le principe de fonctionnement 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 conductrice (de l'électricité) mobile, 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 le cas échéant en connaissant le courant injecté dans le bobinage primaire, la mesure du de la tension induite dans les bobinages secondaires permet de déterminer la position de la cible.

Un tel capteur inductif peut s’intégrer 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.

Les capteurs de ce type présentent l’avantage d’être simples et robustes. Ils présentent une grande fiabilité du fait notamment de l’absence de contact entre le capteur et la cible dont la position est mesurée. Ils sont par exemple utilisés dans l’industrie automobile pour déterminer le rapport de transmission engagé dans une boite de vitesses, notamment une boite de vitesses automatique, pour détecter la position d’ouverture d’une soupape, pour connaitre la position d’un rotor de moteur électrique, etc.

Le document FR-3 002 034 concerne un capteur de position inductif de ce type et comporte :
• un bobinage primaire et,
• au moins deux bobinages secondaires constitués chacun de plusieurs spires réalisées sur deux couches d'une carte de circuit imprimé. Un bobinage secondaire présente des spires ayant chacune sensiblement la même forme, alignées selon une direction dite longitudinale avec à chaque fois un décalage entre elles.
Dans ce capteur de position :
• les spires présentent chacune une première partie globalement concave disposée sur une couche de la carte de circuit imprimé et une seconde partie globalement concave disposée sur l'autre couche de la carte de circuit imprimé,
• la première partie d'une spire est reliée à la seconde partie de la même spire par un premier via traversant la carte de circuit imprimé,
• la première partie d'une spire est reliée à la seconde partie d'une spire voisine par un second via traversant la carte de circuit imprimé.

Un tel capteur permet de réaliser des mesures précises sur toute la course de la pièce dont on souhaite connaitre la position.

Dans certaines applications, il est souhaité de pouvoir connaitre avec une grande précision sur une (petite) partie de la course de la cible.

Résumé

La présente divulgation vient fournir un capteur permettant de déterminer avec une grande précision la position d’une cible métallique.

Il est proposé un capteur de position inductif comportant :
- un premier bobinage secondaire formé de plusieurs spires alignées le long d’un axe longitudinal selon une première partie de spires et une seconde partie de spires, les spires de la seconde partie étant disposées symétriquement par rapport aux spires de la première partie,
- un deuxième bobinage secondaire, superposé au premier bobinage secondaire et formé de plusieurs spires alignées le long dudit axe longitudinal, lesdites spires étant réparties en trois ensembles de spires, un premier ensemble central de spires disposé entre deux ensembles latéraux de spires, les ensembles latéraux de spires étant disposés symétriquement à l’ensemble central de spires, et
- un bobinage primaire, entourant le premier bobinage secondaire et le deuxième bobinage secondaire,
dans lequel chaque spire comporte deux tronçons de spire dits tronçons transversaux orientés chacun sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal, et au moins deux tronçons dits tronçons longitudinaux disposés à chaque fois entre deux tronçons transversaux.

Selon la présente divulgation, il est proposé ici que les tronçons transversaux soient irrégulièrement répartis le long de l’axe longitudinal, une zone du capteur présentant le long de l’axe longitudinal une densité de tronçons transversaux sensiblement plus élevée que la densité de tronçons en dehors de ladite zone.

Lorsqu’une cible métallique passe devant la zone dans laquelle la densité de tronçons transversaux, c’est-à-dire le nombre de tronçons transversaux par unité de longueur, est plus élevée, une mesure plus fine de la position de la cible peut être effectuée car un plus grand nombre de spires participe à la détermination de la position de la cible.

Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :

- dans ladite zone, la densité de tronçons transversaux correspond au moins au double de la densité de tronçons en dehors de ladite zone ; et/ou

- la longueur de la zone mesurée le long de l’axe longitudinal est comprise entre le quart et le tiers de la longueur globale des bobinages secondaires le long dudit axe longitudinal ; et/ou

- la moitié des tronçons transversaux des bobinages secondaires se trouvent dans ladite zone ; et/ou

- ladite zone avec une densité de tronçons transversaux élevée est disposée en position centrale dans ledit capteur ; et/ou

- dans le premier bobinage secondaire, chaque spire comporte un tronçon transversal proche du centre du capteur et un tronçon transversal éloigné du centre du capteur, et chaque tronçon transversal proche du centre du capteur est superposé avec un tronçon transversal du deuxième bobinage secondaire ; et/ou

- chaque spire présente globalement une forme hexagonale ; et/ou

- une surface respective délimitée par chaque spire du premier bobinage secondaire augmente avec la distance entre ladite spire et le centre du capteur ; et/ou

– la première partie des spires du premier bobinage secondaire est enroulée dans un premier sens et la seconde partie des spires du premier bobinage secondaire est enroulée dans un second sens opposé au premier sens ; et/ou

- les spires des ensembles latéraux du deuxième bobinage secondaire sont enroulées dans le sens opposé de l’enroulement des spires de l’ensemble central du deuxième bobinage secondaire ; et/ou

– le capteur de position inductif est réalisé sur une carte de circuit imprimé et dans ce cas, avantageusement, chaque spire présente une partie de spire réalisée sur une première face du circuit imprimé tandis qu’une autre partie de la même spire est réalisée sur une seconde face du circuit imprimé, parallèle à ladite première face, lesdites parties de spires étant reliées l’une à l’autre par l’intermédiaire de vias réalisés dans la carte de circuit imprimé.

D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

Fig. 1

montre en vue de dessus un exemple de bobinage primaire et d’un premier bobinage secondaire, dans un capteur selon l’invention.

Fig. 2

montre en vue de dessus le bobinage primaire de la avec un deuxième bobinage secondaire, dans ledit capteur selon l’invention.

Fig. 3

montre en vue de dessus ledit capteur selon l’invention, comportant le bobinage primaire des figures 1 et 2 avec le premier bobinage secondaire de la et le deuxième bobinage secondaire de la .

Fig. 4

montre le capteur de la en perspective.

Fig. 5

montre en perspective le capteur de la associé à une cible.

Les figures 3 à 5 illustrent de façon schématique un capteur linéaire inductif 100 permettant de déterminer la position relative d’une cible 2 (cf. figures 3 et 5) par rapport audit capteur. Un capteur de ce type est déjà connu de l’homme du métier. Le document FR3002034 montre un type de capteur de position inductif auquel la présente divulgation peut s’appliquer. Cette divulgation peut toutefois également s’appliquer à d’autres capteurs inductifs fonctionnant sur le même principe, c’est-à-dire fonctionnant comme un transformateur électrique sans noyau, avec ici un bobinage primaire émetteur et des (deux) bobinages secondaires récepteurs. La montre le bobinage primaire 10 émetteur avec un premier bobinage secondaire 20 tandis que la montre le bobinage primaire 10 avec un deuxième bobinage secondaire 40.

Il est maintenant fait référence à la . Comme indiqué, cette figure montre le bobinage primaire 10 émetteur. Ce bobinage peut être réalisé par exemple sur une carte de circuit imprimé (connue aussi sous le sigle PCB). Il se trouve par exemple à la périphérie d’au moins une face de cette carte, par exemple sur chacune des faces de cette carte. On peut par exemple prévoir, comme illustré sur les figures 1 et 2, la présence de deux spires respectives sur chaque face d’une carte de circuit imprimé (soit quatre spires au total). Chaque spire illustrée ici présente une forme rectangulaire, dont la plus grande dimension s’étend parallèle à un axe longitudinal 4. L’axe longitudinal 4 correspond à un axe de symétrie de chaque spire, qui est parallèle aux longs côtés de la spire considérée. Cet axe longitudinal 4 correspond à l’axe le long duquel la position de la cible 2 est mesurée.

Le premier bobinage secondaire 20 illustré sur la comporte des spires alignées le long de l’axe longitudinal 4. Ces spires sont réparties en deux parties : une première partie 22 des spires (à gauche sur la ) correspond à des spires enroulées dans un premier sens et une seconde partie 24 de spires enroulées dans un sens opposé au premier sens. Des flèches sur la illustrent le sens d’enroulement des spires. Ce sens correspond au sens de circulation d’un courant (théorique, aucun courant ne circulant dans les secondaires, en utilisation) dans les spires : si le courant circule dans le sens trigonométrique dans les spires de la première partie 22, il circule dans le sens trigonométrique inverse dans les spires de la seconde partie 24. Ainsi, en partant d’un point situé au centre du capteur et en suivant la ligne des spires pour s’éloigner du centre du capteur, les spires tournent dans un premier sens sur la première partie 22 des spires, et dans le sens opposé sur la seconde partie de spires 24.

Chacun des deux bobinages illustrés sur la comporte des pistes de connexion. Ainsi, le bobinage primaire 10 présente deux pistes d’alimentation 12 tandis que le premier bobinage secondaire 20 comporte deux pistes de connexion 26 pour mesurer une tension induite dans le bobinage secondaire 20.

Chaque spire du premier bobinage secondaire 20, comporte un premier tronçon transversal 28 qui s’étend sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal 4, dans un plan parallèle au plan (OXY) -correspondant au plan des figures 1 à 3- du bobinage primaire 10 et des bobinages secondaires, ainsi qu’un second tronçon transversal 30 qui est également sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal 4 (qui est parallèle ici à l’axe des X). Le premier tronçon transversal 28 correspond au tronçon transversal d’une spire, le plus proche du centre du capteur. Un tronçon transversal s’étend selon une ligne sensiblement transversale (sensiblement parallèle à l’axe des Y) qui peut être formée de plusieurs portions, par exemple d’une portion sur une face du circuit imprimé et une autre portion sur une autre face du circuit imprimé. Les tronçons transversaux (28 et 30) sont représentés rectilignes sur les figures dans le mode de réalisation préféré illustré. Toutefois ces tronçons pourraient être courbés, en S ou formés de deux segments inclinés entre eux (comme illustré par les tronçons longitudinaux décrits plus loin). On considérera par exemple qu’un tronçon est sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal si ce tronçon, ou sa tangente) forme (en tout point) un angle de 90° +/- 10° avec l’axe longitudinal 4, ou de préférence 90° +/- 5°, voire même 90° +/- 1°.

Un tronçon longitudinal 32 relie le premier tronçon transversal 28 au second tronçon transversal 30 tandis qu’un autre tronçon longitudinal 32 vient relier ledit second tronçon transversal 30 au premier tronçon transversal 30 d’une spire suivante. Dans la forme de réalisation illustrée, chaque spire est sensiblement hexagonale (l’hexagone n’est pas fermé car les spires sont décalées les unes par rapport aux autres mais la forme globale d’une spire présente six côtés). Ainsi, les tronçons longitudinaux 32 se présentent chacun sous la forme de deux tronçons formant entre eux un angle obtus, presque plat (par exemple compris entre 135 et 170°). D’autres formes (courbes, en S ou autres) peuvent ici aussi être envisagées.

Un premier tronçon transversal 28 respectif se trouve au centre du capteur de position, pour la première partie 22 de spires et pour la seconde partie 24 de spires. En vue de dessus, ces deux premiers tronçons transversaux 28 se superposent car ils sont réalisés sur les deux faces de la carte de circuit imprimé. On remarque ici que la première partie 22 de spires est symétrique en vue de dessus à la seconde partie 24 de spires par rapport au plan contenant ces premiers tronçons transversaux 28. Cette superposition est une caractéristique avantageuse non essentielle. Elle facilite la réalisation des bobinages et permet d’optimiser le prix de revient du capteur.

Les tronçons transversaux sont répartis le long de l’axe longitudinal 4 mais de façon irrégulière. Au moins certains premiers tronçons transversaux 28 sont concentrés dans une zone au centre du capteur tandis que les autres tronçons transversaux sont disposés le long de l’axe longitudinal 4 en étant plus espacés les uns des autres. Ainsi la surface des spires est croissante quand on s’éloigne du centre du capteur. On peut déterminer une densité moyenne DM de tronçons transversaux correspondant au nombre de tronçons transversaux (premiers et seconds) divisé par la longueur totale des bobinages secondaires selon l’axe longitudinal 4. On remarque qu’au centre la densité de tronçons transversaux (nombre des tronçons transversaux divisé par la longueur de zone considérée) est supérieure à la densité de tronçons transversaux aux extrémités du capteur. On peut considérer que la densité des tronçons transversaux dans une zone au centre du capteur est par exemple supérieure à 1,33 fois DM, de préférence supérieure à 1,5 fois DM et de préférence encore supérieure à 1,8 fois DM. De manière générale, on peut par exemple prévoir une zone centrale avec une densité de tronçons transversaux comprise entre 1,33*DM et 3*DM, de préférence entre 1,5*DM et 2,5*DM.

Dans la forme de réalisation préférée illustrée sur les figures, tous les premiers tronçons transversaux 28 sont regroupés au centre du capteur dans une zone centrale 6 ( ). Cette zone est par exemple centrée exactement sur un point médian des bobinages secondaires le long de l’axe longitudinal 4. Ces premiers tronçons transversaux 28 sont régulièrement répartis mais, alors qu’ils représentent la moitié des tronçons transversaux, ils se trouvent au centre du capteur sur une petite partie seulement de la longueur du capteur, dont la longueur est inférieure à la moitié de la longueur du capteur, par exemple moins d’un tiers de la longueur du capteur, par exemple encore environ un quart de la longueur du capteur. La longueur du capteur peut être considérée ici comme la longueur selon laquelle s’étendent les bobinages secondaires, mesurée le long de l’axe longitudinal 4. Cette longueur correspond à la longueur de course pouvant être mesurée par le capteur.

Dans la forme illustrée, il y a N premiers tronçons transversaux 28 et N seconds tronçons transversaux 30. Si L est la longueur du capteur, la densité de répartition linéaire des tronçons transversaux au centre du capteur sera alors de N/(L/4) soit 4N/L. Cette valeur correspond à 2 fois DM (DM = 2N/L).

Les autres tronçons transversaux sont répartis sur le reste de la longueur du capteur. La densité linéaire de répartition des tronçons transversaux en dehors de la zone centrale 6 du capteur sera alors, dans cet exemple, de N/(3L/4) c’est-à-dire 4N/3L. Cette densité de répartition est donc trois fois moindre que dans la partie centrale du capteur. On remarque sur la notamment que les seconds tronçons transversaux 30 sont sensiblement répartis régulièrement de part et d’autre de la zone centrale 6 du capteur comprenant les premiers tronçons transversaux 28. Dans des variantes, la densité linéaire de répartition des tronçons transversaux peut être plus de trois fois plus élevée dans la zone centrale 6 du capteur qu’en dehors de cette zone (dans les limites de ce qui est technologiquement faisable en termes de densité sur le circuit imprimé).

La illustre en vue de dessus le deuxième bobinage secondaire 40. Ce deuxième bobinage comporte des spires alignées le long de l’axe longitudinal 4. Ces spires sont réparties en trois ensembles de spires, un premier ensemble 42 central de spires, un deuxième ensemble 44 latéral de spires et un troisième ensemble 46 latéral de spires. Le premier ensemble 42 de spires est sensiblement symétrique par rapport à un plan parallèle à l’axe longitudinal 4, et le deuxième ensemble 44 et le troisième ensemble 46 sont sensiblement symétriques par rapport à ce même plan (à quelques détails près à chaque fois pour ces deux symétries). En outre, les premier, deuxième et troisième ensembles 42, 44, 46 sont sensiblement symétriques, selon une symétrie planaire relativement à un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal 4 et passant par le centre du capteur.

On retrouve ici aussi, pour chaque spire du deuxième bobinage secondaire 40, des spires avec deux tronçons transversaux 48 et des tronçons latéraux 50. De même que pour le premier bobinage secondaire 20, la forme préférée des spires correspond à un hexagone (ouvert du fait d’un décalage entre les spires). Pour ces deux bobinages secondaires, on peut par exemple prévoir que le projeté orthogonal d’une spire considérée dans un plan parallèle au plan OXY du capteur (correspondant aux faces du circuit imprimé) est inscrit à l’intérieur d’un hexagone -non régulier- avec un taux de recouvrement supérieur ou égal à 90% entre ledit projeté et l’hexagone.

Les trois ensembles de spires sont formés par un seul fil dont les deux extrémités sont constituées par deux pistes de connexion 52 destinées à être reliées à des moyens permettant de mesurer une tension induite dans le deuxième bobinage secondaire 40.

Pour chaque ensemble de spires, les spires sont décalées les unes par rapport aux autres le long de l’axe longitudinal 4. En vue de dessus, il y a à chaque fois entre deux ensembles de spires (c’est-à-dire entre le premier ensemble et le deuxième ensemble d’un côté et entre le premier ensemble et le troisième ensemble d’un autre côté) deux tronçons transversaux 48 superposés. On remarque aussi la présence au niveau du premier ensemble de spires d’une liaison 54 (électrique) entre le deuxième ensemble et le troisième ensemble. Quand un courant circule dans le fil formant les trois ensembles de spires, on remarque (cf. flèches sur la ) que ce courant tourne dans un premier sens (ici trigonométrique inverse) dans le deuxième ensemble de spires, dans le sens opposé au premier sens (c’est-à-dire trigonométrique) dans le premier ensemble de spires 42 et à nouveau dans le premier sens dans le troisième ensemble 46 de spires.

Comme illustré sur les figures 3 à 5, dans le capteur selon l’invention, le premier bobinage secondaire 20 et le deuxième bobinage secondaire 40 viennent se superposer. Comme le sait l’homme du métier, le fil formant les spires d’un bobinage ne se recoupe pas et il ne vient pas au contact du fil formant l’autre bobinage. Il est proposé ici (figures 4 et 5) de réaliser les spires alternativement sur les deux faces d’une carte de circuit imprimé comme expliqué dans le document FR3002034. Des vias sont prévus pour faire passer les fils formant les deux bobinages secondaires alternativement d’une face à l’autre de la carte de circuit imprimé sur laquelle est réalisé le capteur. Les vias sont ici de préférence réalisés sur l’axe longitudinal 4 mais pourraient aussi être réalisés à d’autres endroits, comme par exemple proposé dans le document FR3002034 à la jonction entre deux segments d’un tronçon latéral. Dans un autre mode réalisation les vias sont réalisés pour partie sur l’axe longitudinal 4 et pour partie, comme par exemple proposé dans le document FR3002034, à la jonction entre deux segments d’un tronçon latéral. Les bobinages secondaires peuvent comporter des petites zones de contournement de via, reliant deux portions rectilignes alignées.

Dans le capteur illustré ici, dans lequel les deux bobinages secondaires sont superposés, et plus particulièrement dans la zone centrale 6 dans laquelle la densité en tronçons transversaux du premier bobinage secondaire 20 est plus élevée, on prévoit que, mis à part les deux premiers tronçons transversaux 28 au centre du capteur, un tronçon transversal 48 du deuxième bobinage secondaire 40 vienne se superposer (en vue de dessus, c’est-à-dire ) à un premier tronçon transversal 28 du premier bobinage secondaire 20.

On remarque sur la par exemple, que le nombre de spires du premier bobinage secondaire 20 correspond au nombre de spires du deuxième bobinage secondaire 40. On remarque aussi que compte tenu des superpositions de tronçons transversaux indiquées entre le premier bobinage secondaire 20 et le deuxième bobinage secondaire 40, les tronçons transversaux 48 du deuxième bobinage secondaire 40 sont donc eux aussi répartis irrégulièrement dans le capteur. Dans la zone centrale 6 du capteur, on retrouve ainsi globalement une densité plus élevée de tronçons transversaux.

En dehors de la zone centrale 6, il n’y a pas forcément de superposition entre un tronçon transversal 48 du deuxième bobinage secondaire 40 et un premier tronçon transversal 28 du premier bobinage secondaire 20. En outre, les tronçons transversaux 48 du deuxième bobinage secondaire 40 sont répartis régulièrement dans la zone centrale 6, et de manière irrégulière en dehors de ladite zone centrale.

Pour le fonctionnement du capteur, il est fait référence au document FR3002034A1 qui rappelle quelques principes physiques concernant un tel capteur (pages 5-6 et 8). Lorsque la cible 2 (en trait fin sur la ) se déplace le long du premier bobinage secondaire 20, le long de l’axe longitudinal 4, la tension induite aux bornes (pistes de connexion 26) du premier bobinage secondaire 20 correspond sensiblement à une fonction sinusoïdale. Lorsque la cible 2 se déplace le long du deuxième bobinage secondaire 40, le long de l’axe longitudinal 4, la tension induite aux bornes (pistes de connexion 52) du deuxième bobinage secondaire 40 correspond sensiblement à une fonction cosinus. En divisant le signal mesuré aux bornes du premier bobinage secondaire 20 par celui mesuré aux bornes du deuxième bobinage secondaire 40, on obtient donc une fonction tangente. Pour connaitre alors la position de la cible 2, la fonction arctangente est utilisée.

La configuration de capteur représentée au dessin permet de connaitre avec grande précision la position de la cible 2 lorsque celle-ci se trouve au niveau de la zone centrale 6. Cette configuration permet ici de repérer la cible 2 et de connaitre sa position sur toute la course correspondant au capteur. Pour ce type de capteur, il est connu d’avoir une cible dont la longueur (mesurée le long de l’axe longitudinal 4) correspond soit à la moitié, soit au quart de la course maximale de la cible (course nominale du capteur). Dans l’exemple illustré, la cible 2 présente une longueur correspondant au quart de la course nominale du capteur. Ce capteur permet de déterminer avec une grande précision la position de la cible lorsque celle-ci se trouve sensiblement en vis-à-vis du centre du capteur sur une course de +/-x mm. Dans un tel cas, la longueur de la zone centrale 6 (mesurée le long de l’axe longitudinal 4) correspondant à la longueur de la cible (mesurée le long dudit axe) augmentée de 2*x. Avantageusement, x est compris entre 1 mm et 10 mm, plus préférentiellement entre 2 mm et 5 mm, par exemple égal à 2,5 mm.

La solution proposée ci-dessus permet avec un seul capteur de réaliser des mesures de position en garantissant une grande précision de mesure sur une plage réduite de la course nominale totale. Ce capteur utilise une technologie sans contact et comprend un bobinage primaire entourant deux bobinages secondaires superposés. Il permet de déterminer la position d’une cible métallique qui se déplace le long des bobinages secondaires selon un axe dit axe longitudinal.

La solution est décrite en relation avec un capteur linéaire, l’axe longitudinal étant rectiligne. Elle pourrait aussi s’appliquer pour réaliser une mesure sur un secteur circulaire. L’axe longitudinal correspond alors à un arc de cercle.

La description faite ci-dessus considère un « PCB » ou circuit imprimé monocouche, avec deux grandes faces opposées parallèles entre elles. L’invention peut aussi être réalisée sur un circuit imprimé multicouches. Les spires peuvent alors s’étendre au niveau des deux grandes faces opposées du circuit imprimé et/ou au niveau de couches métalliques intercalaires.

Dans le capteur selon l’invention, chaque bobinage secondaire comporte des spires décalées le long de l’axe longitudinal. Chaque spire présente des tronçons s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal. Ces tronçons appelés tronçons transversaux ci-dessus sont importants ici. Ces tronçons transversaux sont irrégulièrement répartis sur l’axe longitudinal et on a une plus grande densité (nombre de tronçons par unité de longueur) de ces tronçons transversaux dans une zone prédéterminée, par exemple une zone centrale du capteur, dans laquelle une mesure doit être réalisée avec plus de précision. Cette plus grande densité de tronçons transversaux concerne les deux bobinages secondaires. Logiquement, en dehors de cette zone, la densité des tronçons transversaux sera moindre. Ceci permettra de détecter malgré tout la présence de la cible sur toute la course nominale de la cible et de connaitre sa position mais avec une précision moindre.

La présente divulgation ne se limite pas à l’exemple de réalisation décrit ci-avant (lequel est décrit seulement à titre d’exemple), ni aux variantes envisagées, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. Ainsi par exemple, dans certains cas, un troisième bobinage secondaire pourrait être envisagé pour avoir plus d’informations sur la cible.

Claims

Capteur de position inductif comportant :
- un premier bobinage secondaire (20) formé de plusieurs spires alignées le long d’un axe longitudinal (4) selon une première partie (22) de spires et une seconde partie (24) de spires, les spires de la seconde partie (24) étant disposées symétriquement par rapport aux spires de la première partie (22),
- un deuxième bobinage secondaire (40), superposé au premier bobinage secondaire (20) et formé de plusieurs spires alignées le long dudit axe longitudinal (4), lesdites spires étant réparties en trois ensembles de spires, un premier ensemble central (42) de spires disposé entre deux ensembles latéraux (44, 46) de spires, les ensembles latéraux de spires étant disposés symétriquement à l’ensemble central (42) de spires, et
- un bobinage primaire (10), entourant le premier bobinage secondaire (20) et le deuxième bobinage secondaire (40),
dans lequel chaque spire comporte deux tronçons de spire dits tronçons transversaux (28, 30, 48) orientés chacun sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal (4), et au moins deux tronçons dits tronçons longitudinaux disposés à chaque fois entre deux tronçons transversaux (28, 30, 48),
caractérisé en ce que
les tronçons transversaux (28, 30, 48) sont irrégulièrement répartis le long de l’axe longitudinal (4), une zone (6) du capteur présentant le long de l’axe longitudinal (4) une densité de tronçons transversaux (28, 30, 48) sensiblement plus élevée que la densité de tronçons en dehors de ladite zone (6).
Capteur de position inductif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite zone (6), la densité de tronçons transversaux (28, 48) correspond au moins au double de la densité de tronçons (30, 48) en dehors de ladite zone (6).
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur de la zone (6) mesurée le long de l’axe longitudinal (4) est comprise entre le quart et le tiers de la longueur globale des bobinages secondaires (20, 40) le long dudit axe longitudinal (4).
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la moitié des tronçons transversaux (28, 48) des bobinages secondaires se trouvent dans ladite zone (6).
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite zone (6) avec une densité de tronçons transversaux (28, 48) élevée est disposée en position centrale dans ledit capteur.
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans le premier bobinage secondaire (20), chaque spire comporte un tronçon transversal (28) proche du centre du capteur et un tronçon transversal (30) éloigné du centre du capteur, et en ce que chaque tronçon transversal (28) proche du centre du capteur est superposé avec un tronçon transversal (48) du deuxième bobinage secondaire (40).
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque spire présente globalement une forme hexagonale.
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’une surface respective délimitée par chaque spire du premier bobinage secondaire (20) augmente avec la distance entre ladite spire et le centre du capteur.
Capteur de position inductif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il est réalisé sur une carte de circuit imprimé.
Capteur de position inductif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque spire présente une partie de spire réalisée sur une première face du circuit imprimé tandis qu’une autre partie de la même spire est réalisée sur une seconde face du circuit imprimé, parallèle à ladite première face, lesdites parties de spires étant reliées l’une à l’autre par l’intermédiaire de vias traversant la carte de circuit imprimé.