WO2014090395A2 - Ensemble de detection de position a tension de decalage diminuee et procede utilisant un tel ensemble - Google Patents
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- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
Definitions
- the invention relates to a position detection assembly of a moving part with reduced offset voltage comprising an inductive type position sensor and signal processing equipment of this sensor.
- the voltage measurement error of a sensor corresponds to the difference between the measured value of the position of the moving part and the actual position of this part.
- the invention relates to the improvement of the position measurement given by the rotary sensors.
- These rotary sensors have many applications in the field of industrial automation, in particular whenever it is necessary to monitor, with sufficient accuracy, the position of a moving mechanical element. For example, monitoring the angular position of an engine running up to 15,000 revolutions per minute is systematic.
- Inductive type position sensors give the position of mechanical parts by analyzing electrical currents or voltages that vary with the movement of an element in a moving part.
- This movable element can be either the part itself, or a mobile element called target, attached to the part and whose position we want to know.
- the electrical voltages to be analyzed are induced, in the case of planar induction sensors, by a high-frequency alternating current flowing through a fixed circuit, called the primary circuit, generally arranged in the form of a loop on a flat surface.
- This high-frequency alternating current induces a magnetic field at the same frequency as the intensity that flows through it, in at least one secondary circuit.
- the secondary circuits are also fixed. Each secondary circuit is placed on a flat surface close to that of the primary circuit, forming at least two loops for which the couplings between the primary circuit and the loops of the secondary circuits create a magnetic flux in each of the loops of the secondary circuits.
- the moving target intersects the passage of the magnetic flux, and as a result the voltage induced by the magnetic field in the loops varies depending on the position of the target in front of these loops.
- the induction sensor may have a planar construction, but also an axial construction, with the primary circuit and the secondary circuits in the form of solenoids, and the target, of cylindrical shape, which advances and retreats between the solenoid of the primary and the solenoids of the secondary.
- the result in terms of analysis of the voltages at the terminals of the secondary circuits is the same.
- the result of the voltages collected at the terminals of the secondary circuits is first processed to be shaped: first, a demodulation removes the high frequency component due to the current of the primary circuit, then a calculation from the signals called sine signals and cosine, derived from the secondary circuits, provides the angular position of the target using a tangent arc function.
- These sinusoidal signals which represent the displacement of the target are deformed by spurious pulses (see references 10, 11 and 13 in FIG. 2). These deformations are manifested by parasitic signals in the sinusoidal curves as illustrated in Figures 1 and 2 below, which causes errors in the calculation of the angular position of the target.
- These parasitic signals 10, 11 and 13 are inherent to the constitution of the sensors according to the state of the art, and are mainly due to the following two devices: the amplifier which amplifies both the measured value and the errors, and the switches serving of demodulator. Indeed, one of the outputs of these switches is not connected to any element, which injects spurious pulses into the servo loop of the amplifier when the multiplexer is connected in this loop. These spurious signals create measurement errors.
- the aim of the invention is to overcome these measurement errors, known as offset voltages, by optimizing the architecture of the assembly of the elements used for processing and analyzing the signals, in order to minimize the impact of these offset voltages.
- the subject of the present invention is a detection assembly intended for measuring the position of a mobile element with an offset voltage.
- This assembly comprises an inductive type sensor provided with a fixed primary winding, one or more fixed secondary windings, a movable element able to modify the magnetic field created in the secondary windings to induce a signal indicating the position of this movable element.
- This assembly also comprises, in connection with the output of the secondary windings of the sensor, signal processing equipment of this sensor including signal amplifiers, multiplexers connected to the output terminals via low-pass filters. In this set, the amplifiers are connected on one side to the low-pass filters and on the other side to the output terminals of the sensor.
- Inserting the amplifiers after the signal processing, on the side of the output terminals of the sensor and not next to the output terminals of the secondary windings, has the advantage of amplifying signals which have already been cleaned of their parasitic pulses.
- the detection assembly according to the invention comprises:
- At least one RC filter (that is to say a filter comprising a resistor R and a capacitor C) traversed by the voltage from each secondary winding, which eliminates an unwanted injection of electric charge into the measurement circuit ;
- Two multiplexers connected in parallel each traversed by the voltage from each of the RC filters and able to switch between the low-pass filter and a common point located between the secondary windings in order to eliminate the high-frequency component of these voltages.
- the impact of the electrical pulse due to the switching of the multiplexers on the result of the measurement is reduced.
- the spurious pulses created by the operation of the multiplexers have a substantially shortened duration.
- the invention also relates to a method of decreasing the offset voltage of the signal from an inductive type position sensor in which the above detection set is used.
- This method consists in successively processing in this order the signal coming from a secondary winding of the detection assembly:
- FIG. 2 a representative diagram of the voltage curve at the output of the amplifiers of the sensor according to the state of the art
- FIG. 3 is a diagram of an exemplary embodiment of the signal processing equipment of a detection assembly according to the invention.
- FIG. 1 illustrates a detection unit D of the prior art intended for measuring the position of a mobile or target element M comprising an inductive type sensor C provided with a primary winding 1b, with two secondary windings 1 a and 1c, a target M adapted to modify the magnetic field created in the secondary windings 1a, 1c to induce a signal indicating the position of the target M vis-à-vis the sensor C.
- Figure 1 also illustrates the state of the art, the portion 200 of the sensor C dedicated to the processing of the position signal. This architecture is detailed between the two secondary windings 1a and c of said sensor C and the two output terminals 31 and 32 of the processing part 200 of this sensor C.
- the voltages Va and Vc across the secondary windings 1a and 1c are a modulation of two sinusoidal voltages: a voltage emanating from the measurement of the position of the target M by the sensor C, and a high frequency voltage induced by the high frequency current flowing in the primary winding 1 b.
- the architecture between the secondary windings 1a and 1c and the output terminals 31 and 32 makes it possible to demodulate the two voltages Va and Vc by suppressing the high frequency voltage and keeping only the voltage emanating from the measurement of the position of the target. M. This architecture makes it possible to eliminate the parasitic impulses at best.
- the architecture comprises amplifiers 2a, 2c, multiplexers 5a to 5d, and low-pass filters 9a to 9d.
- an amplifier 2a or 2c Attached to the terminals of each secondary winding 1a and 1c, an amplifier 2a or 2c amplifies the signal received by a factor of the order of 20 to 50.
- the signal amplified by the amplifier 2a, 2b and derived from the secondary winding 1a undergoes a synchronous demodulation with the frequency of the voltage Va (Vc). It is then divided into two circuits: positive alternations go through the multiplexer connected to switch 5a (5c) and the low pass filter 9a (9c), and the negative half passes through the multiplexer connected to switch 5b (5d) and the low pass filter 9b (9d).
- the multiplexers 5a, 5b (5c, 5d) inject spurious pulses when sending charges into the signal processing circuit.
- the outputs 7a to 7d of the multiplexers 5a to 5d are not connected, and at each change of state thereof, spurious pulses are transmitted in the processing circuit.
- the output signal Ssin at the terminals 31 is of sinusoidal shape and the output signal Scos at the terminals 32 is also sinusoidal in shape, and shifted by 90 ° from the signal Ssin, because of the electrical wiring at 90 ° of the two secondary windings 1a. and 1 tsp.
- each voltage Vs measured at the output of the amplifiers 2a or 2c is of sinusoidal high frequency form.
- the amplitude of this sinusoid varies according to the angular position ⁇ of the target.
- the sinusoid has several irregularities per cycle: here two spurious pulses 10 and 1 1, and a deformation 13 forming a shoulder. These voltage irregularities are mainly due to the operation of the multiplexers 5a to 5d. After the demodulation step, these irregularities constitute the "offset voltage" and distort the information restored to the position of the target M to be monitored by the sensor C.
- FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the signal processing equipment 100 of a detection assembly D 'according to the invention capable of substantially reducing the voltage irregularities noted.
- This architecture is detailed in FIG. 3 between the two secondary windings 1a and 1c of the sensor C and the two output terminals 31 and 32 of this sensor C.
- a filter RC that is to say comprising a resistor 30a (30c) and a capacitor 32a (32c).
- This filter forms a loop RLC circuit Ba (Bc) with the secondary winding 1a (1c) of inductance L.
- This RLC filter is intended to eliminate the spurious pulses created by the multiplexers 34a, 34b (34c, 34d) when sending loads in signal processing equipment 100.
- this RLC circuit The components of this RLC circuit are chosen in order to minimize the impact of these charges - a high capacitance value is then sought - while avoiding transforming the loop Ba (Bc) into an oscillating circuit thanks to the implementation of a low R x C value. To this end, a compromise is sought.
- the resistance R is chosen so that:
- R value of the resistance 30a (30c).
- the multiplexer 34a passes only the positive half-waves of the signal, the negative half-waves being led to the common point 33.
- the multiplexer 34b passes only the negative half-waves thanks to an inverted arrangement compared to the previous one. , the positive alternations being conducted at the common point 33.
- the amplification at the end of processing makes it possible to provide a sinusoidal output signal S'sin (S'cos) devoid of irregularities without introducing new ones and the output signal has a sinusoidal shape as a function of the displacement of the target M.
- the secondary windings 1a (1b) being installed so as to provide sinusoidal currents offset by 90 ° relative to each other, the two S'sin and S'cos output signals are also shifted by 90 °.
- the voltage at the input of the multiplexers Vs' is illustrated as a function of time.
- This voltage Vs' is measured between the terminals a1 / b3 and the ground for the multiplexers 34a and 34b or between the terminals c1 / d3 and the ground for the multiplexers 34c and 34d. It is quasi-sinusoidal in shape. This sinusoid has, by period, only two fine spurious pulses 40 and 42, and does not exhibit any deformation (such as the shoulder-shaped deformation 13 visible in FIG. 2).
- the invention is not limited to the embodiments described and shown. Thus it can also adapt to different forms of inductive sensors or "resolvers” planar construction with primary and secondary windings made on a flat surface, or helical or solenoidal construction.
- the improvement made to the signal obtained at the output of the secondary windings can adapt to different types of sensors or resolvers without departing from the scope of the invention, for example: electromagnetic, inductive, or capacitive.
- the invention applies for sensors having one or more secondary windings.
- single sensors with secondary winding single provide a sinusoidal signal of S'sin or S'cos type which is processed by the equipment according to the invention.
- the sensors have more than two secondary windings, other S'sin and S'cos type signals are obtained which are also processed by the equipment according to the invention.
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Abstract
L'invention vise à s'affranchir des erreurs de mesure, appelées «tensions de décalage» dans les capteurs de type inductif en modifiant l'architecture du montage des éléments (100) servant au traitement des signaux. Pour ce faire, l'architecture des équipements traitant le signal issu des enroulements secondaires (1'a, 1'b) est ainsi modifiée: les amplificateurs (38a, 38c) de ce capteur sont placés entre les filtres passe-bas (36a à 36d) et les bornes de sortie (31, 32) du capteur, les tensions issues des deux enroulements secondaires (1'a et 1'b) passent dans un filtre RC comprenant une résistance (30a, 30c) et une capacité (32a, 32c), la tension issue de chacun des enroulements secondaires (l 'a et 1 'b) passe dans deux multiplexeurs (34a, 34b, ou 34c, 34d), l'un ne laissant passer que l'alternance positive, l'autre étant câblé de façon à ne laisser passer que l'alternance négative, et les sorties non utilisées de ces multiplexeurs (34a, 34b, ou 34c, 34d) étant reliées au point commun (33) entre les enroulements secondaires (1a, 1c), des filtres passe-bas (36a à 36d) sont placés entre chacun des multiplexeurs (34a, 34b, ou 34c, 34d) et les amplificateurs (38a, 38c).
Description
Ensemble de détection de position à tension de décalage diminuée et
procédé utilisant un tel ensemble
L'invention se rapporte à un ensemble de détection de position d'une pièce mobile à tension de décalage diminuée comportant un capteur de position de type inductif et des équipements de traitement de signal de ce capteur. L'erreur de mesure de tension d'un capteur, appelée tension de décalage, correspond à la différence entre la valeur mesurée de la position de la pièce mobile et la position réelle de cette pièce.
Ainsi, en application principale, mais non exclusive, l'invention concerne l'amélioration de la mesure de position donnée par les capteurs rotatifs. Ces capteurs rotatifs ont de nombreuses applications dans le domaine de l'automatisme industriel, en particulier chaque fois qu'il est nécessaire de surveiller, avec une précision suffisante, la position d'un élément mécanique en mouvement. Par exemple, la surveillance de la position angulaire d'un moteur tournant jusqu'à 15000 tours par minute est systématique.
Les capteurs de position de type inductif donnent la position de pièces mécaniques grâce à l'analyse de courants électriques ou de tensions variant en fonction du déplacement d'un élément d'une pièce en mouvement. Cet élément mobile peut être soit la pièce elle-même, soit un élément mobile appelé cible, fixé sur la pièce et dont on veut connaître la position. Les tensions électriques à analyser sont induites, dans le cas de capteurs à induction plans, par un courant alternatif à haute fréquence parcourant un circuit fixe, appelé circuit primaire, généralement disposé en forme de boucle sur une surface plane. Ce courant alternatif à haute fréquence induit un champ magnétique à la même fréquence que l'intensité qui le parcourt, dans au moins un circuit secondaire.
Les circuits secondaires sont également fixes. Chaque circuit secondaire est placé sur une surface plane proche de celle du circuit primaire, en formant au moins deux boucles pour lesquelles les couplages entre le circuit primaire et les boucles des circuits secondaires créent un flux magnétique dans chacune des boucles des circuits secondaires. La cible mobile coupe le passage du flux magnétique, et en conséquence la tension induite par le champ magnétique dans les boucles varie en fonction de la position de la cible devant ces boucles.
Le capteur à induction peut avoir une construction plane, mais aussi une construction axiale, avec le circuit primaire et les circuits secondaires en forme de solénoïdes, et la cible, de forme cylindrique, qui avance et recule entre le solénoïde du primaire et les solénoïdes des secondaires. La résultante en termes d'analyse des tensions aux bornes des circuits secondaires est la même.
Des mesures de tension sont faites aux bornes des enroulements secondaires, et les tensions mesurées décrivent des courbes apparentées à des sinusoïdes, entre une valeur minimale négative et une valeur maximale positive. Dans le
cas classique où deux circuits secondaires sont positionnés, la courbe d'un enroulement secondaire est celle d'un sinus et celle de l'autre enroulement secondaire est celle d'un cosinus.
Le résultat des tensions recueillies aux bornes des circuits secondaires est d'abord traité pour être mis en forme : en premier, une démodulation enlève la composante à haute fréquence due au courant du circuit primaire, puis un calcul à partir des signaux appelés signaux sinus et cosinus, issus des circuits secondaires, fournit la position angulaire de la cible à l'aide d'une fonction arc tangente.
Le traitement de ces signaux est décrit par exemple dans les documents de brevet FR 2 542 468, EP 0 182 085 ou EP 0 468 642. Il utilise principalement les équipements suivants, entre les bornes de sortie des enroulements secondaires et les bornes de sortie du capteur :
• un amplificateur accolé aux bornes de chaque circuit secondaire, destiné à amplifier le signal reçu de l'un ou de l'autre circuit secondaire ; de préférence, un amplificateur par circuit secondaire traite les deux circuits simultanément, ce qui permet de ne pas retarder le traitement des signaux ;
• un circuit de mise en forme du signal avec démodulation et filtre passe-bas ; la démodulation est effectuée par des multiplexeurs connectés en interrupteurs (appelés aussi « switch »). A la sortie de ce circuit de mise en forme, on obtient un signal en forme de sinus correspondant à un circuit secondaire et, pour l'autre circuit secondaire, un signal en forme de cosinus.
Ces signaux sinusoïdaux qui représentent le déplacement de la cible sont déformés par des impulsions parasites (cf. références 10, 11 et 13 à la figure 2). Ces déformations se manifestent par des signaux parasites dans les courbes sinusoïdales comme illustré par les figures 1 et 2 ci-après, ce qui entraine des erreurs dans le calcul de la position angulaire de la cible. Ces signaux parasites 10, 11 et 13 sont inhérents à la constitution des capteurs selon l'état de la technique, et sont principalement dus aux deux équipements suivants : l'amplificateur qui amplifie aussi bien la valeur mesurée que les erreurs, et les commutateurs servant de démodulateur. En effet, une des sorties de ces commutateurs n'est connectée à aucun élément, ce qui injecte des impulsions parasites dans la boucle d'asservissement de l'amplificateur lorsque le multiplexeur est connecté dans cette boucle. Ces signaux parasites créent des erreurs de mesure.
L'invention vise à s'affranchir de ces erreurs de mesure dites tensions de décalage, en optimisant l'architecture du montage des éléments servant au traitement et à l'analyse des signaux, afin de minimiser l'impact de ces tensions de décalage.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un ensemble de détection destiné à la mesure de la position d'un élément mobile avec une tension de décalage
diminuée. Cet ensemble comporte un capteur de type inductif pourvu d'un enroulement primaire fixe, d'un ou plusieurs enroulements secondaires fixes, un élément mobile apte à modifier le champ magnétique créé dans les enroulements secondaires pour induire un signal indiquant la position de cet élément mobile. Cet ensemble comporte également, en liaison avec la sortie des enroulements secondaires du capteur, des équipements de traitement de signal de ce capteur comprenant notamment des amplificateurs de signal, des multiplexeurs reliés aux bornes de sortie via des filtres passe-bas. Dans cet ensemble, les amplificateurs sont connectés d'un côté aux filtres passe-bas et de l'autre côté aux bornes de sortie du capteur.
Insérer les amplificateurs après le traitement du signal, du côté des bornes de sortie du capteur et non à côté des bornes de sortie des enroulements secondaires, présente l'avantage d'amplifier des signaux qui ont déjà été épurés de leurs impulsions parasites.
Selon des particularités avantageuses, l'ensemble de détection selon l'invention comporte :
• au moins un filtre RC (c'est-à-dire un filtre comprenant une résistance R et une capacité C) traversé par la tension issue de chaque enroulement secondaire, ce qui supprime une injection non désirée de charge électrique dans le circuit de mesure ;
· deux multiplexeurs connectés en parallèle traversés chacun par la tension issue de chacun des filtres RC et aptes à commuter entre le filtre passe-bas et un point commun situé entre les enroulements secondaires afin d'éliminer la composante haute fréquence de ces tensions.
Avantageusement, avec le câblage de la sortie des multiplexeurs connectée au point commun entre les enroulements secondaires fixes, l'impact de l'impulsion électrique dû à la commutation des multiplexeurs sur le résultat de la mesure est diminué. De- plus, avec les filtres RC insérés entre les bornes de sortie des enroulements secondaires et les multiplexeurs, les impulsions parasites créées par le fonctionnement des multiplexeurs ont une durée sensiblement raccourcie.
L'invention se rapporte également à un procédé de diminution de tension de décalage du signal issu d'un capteur de position de type inductif dans lequel l'ensemble de détection ci-dessus est utilisé. Ce procédé consiste à traiter successivement et dans cet ordre le signal issu d'un enroulement secondaire de l'ensemble de détection :
• par un filtrage RC,
· par un multiplexage servant à démoduler le signal,
• par un filtrage passe-bas pour enlever les composantes à haute fréquence de ce signal, et
• par une amplification avant de traverser les bornes de sortie dudit capteur. D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention, au regard de l'état de la technique, apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :
- la figure 1 , le schéma de réalisation de la partie d'un capteur servant au traitement des signaux reçus, selon l'état de l'art ;
- la figure 2, un diagramme représentatif de la courbe de tension à la sortie des amplificateurs du capteur selon l'état de l'art ;
- la figure 3, le schéma d'un exemple de réalisation des équipements de traitement de signal d'un ensemble de détection selon invention ; et
- la figure 4, un diagramme représentatif de la courbe de tension à l'entrée des multiplexeurs de l'ensemble de détection selon l'invention.
La figure 1 illustre un ensemble de détection D de l'art antérieur destiné à la mesure de la position d'un élément mobile ou cible M comportant un capteur C de type inductif pourvu d'un enroulement primaire 1 b, de deux enroulements secondaires 1 a et 1 c, d'une cible M apte à modifier le champ magnétique crée dans les enroulements secondaires 1a, 1c pour induire un signal indiquant la position de la cible M vis-à-vis du capteur C. La figure 1 illustre également selon l'état de l'art, la partie 200 du capteur C dédié au traitement du signal de position. Cette architecture est détaillée entre les deux enroulements secondaires 1a et c dudit capteur C et les deux bornes de sortie 31 et 32 de la partie de traitement 200 de ce capteur C.
Les tensions Va et Vc aux bornes des enroulements secondaires 1a et 1c sont une modulation de deux tensions sinusoïdales : une tension émanant de la mesure de la position de la cible M par le capteur C, et une tension haute fréquence induite par le courant haute fréquence circulant dans l'enroulement primaire 1 b. L'architecture entre les enroulements secondaires 1a et 1c et les bornes de sortie 31 et 32 permet de démoduler les deux tensions Va et Vc en supprimant la tension haute fréquence et en ne gardant que la tension émanant de la mesure de la position de la cible M. Cette architecture permet d'éliminer au mieux les impulsions parasites.
Afin d'effectuer ces opérations de démodulation et de filtrage, l'architecture selon l'état de l'art comprend des amplificateurs 2a, 2c, des multiplexeurs 5a à 5d, et des filtres passe-bas 9a à 9d.
Accolé aux bornes de chaque enroulement secondaire 1a et 1c, un amplificateur 2a ou 2c amplifie le signal reçu d'un facteur de l'ordre de 20 à 50.
Le signal amplifié par l'amplificateur 2a, 2b et issu de l'enroulement secondaire 1a (respectivement 1c), subit une démodulation synchrone avec la fréquence de la tension Va (Vc). Il se partage ensuite sur deux circuits : les alternances positives
passent par le multiplexeur connecté en interrupteur 5a (5c) et le filtre passe-bas 9a (9c), et les alternances négatives passent par le multiplexeur connecté en interrupteur 5b (5d) et le filtre passe-bas 9b (9d).
Les multiplexeurs 5a, 5b (5c, 5d) injectent des impulsions parasites lors de l'envoi de charges dans le circuit de traitement de signal. De plus, les sorties 7a à 7d des multiplexeurs 5a à 5d ne sont pas connectées, et à chaque changement d'état de ceux-ci, des impulsions parasites sont transmises dans le circuit de traitement.
Le signal de sortie Ssin aux bornes 31 est de forme sinusoïdale et le signal de sortie Scos aux bornes 32 est également de forme sinusoïdale, et décalé de 90° du signal Ssin, du fait du câblage électrique à 90° des deux enroulements secondaires 1 a et 1 c.
Comme illustré par le diagramme de la figure 2, chaque tension Vs mesurée à la sortie des amplificateurs 2a ou 2c est de forme sinusoïdale haute fréquence. L'amplitude de cette sinusoïde varie en fonction de la position angulaire Θ de la cible.
Or la sinusoïde présente plusieurs irrégularités par cycle : ici deux impulsions parasites 10 et 1 1 , et une déformation 13 formant un épaulement. Ces irrégularités de tension sont principalement dues au fonctionnement des multiplexeurs 5a à 5d. Après l'étape de démodulation, ces irrégularités constituent la « tension de décalage » et faussent l'information restituée sur la position de la cible M que doit surveiller le capteur C.
La figure 3 montre un exemple de réalisation des équipements de traitement de signal 100 d'un ensemble de détection D' selon l'invention apte à diminuer sensiblement les irrégularités de tension relevées. Cette architecture est détaillée sur la figure 3 entre les deux enroulements secondaires 1 a et 1 c du capteur C et les deux bornes 31 et 32 de sortie de ce capteur C.
Aux bornes de l'enroulement secondaire 1 a (respectivement 1 c) est connecté un filtre RC, c'est-à-dire comprenant une résistance 30a (30c) et d'un condensateur 32a (32c). Ce filtre forme un circuit RLC en boucle Ba (Bc) avec l'enroulement secondaire 1 a (1 c) d'inductance L. Ce filtre RLC est destiné à éliminer les impulsions parasites créées par les multiplexeurs 34a, 34b (34c, 34d) lors de l'envoi de charges dans les équipements du traitement de signal 100.
Les composants de ce circuit RLC sont choisis afin de minimiser l'impact de ces charges - une valeur de capacité élevée est alors recherchée - tout en évitant de transformer la boucle Ba (Bc) en circuit oscillant grâce à la mise en oeuvre d'une valeur R x C faible. A cette fin, un compromis est donc recherché. Dans l'exemple illustré, la résistance R est choisie pour que :
R >2 * VÏVC
avec L : valeur de l'inductance de l'enroulement secondaire 1a (1c),
C : valeur de la capacité du condensateur 32a (32c), et
R : valeur de la résistance 30a (30c).
Le signal issu de l'enroulement secondaire 1 a (1c) et filtré par le filtre RC, traverse ensuite deux multiplexeurs 34a, 34b (34, 34d) montés en parallèle en commutant entre un filtre passe-bas 36a, 36b (36c, 36d) et un point commun 33, situé entre les deux enroulements secondaires 1a et 1c. Dans cet exemple, le multiplexeur 34a ne laisse passer que les alternances positives du signal, les alternances négatives étant conduites au point commun 33. De manière semblable, le multiplexeur 34b ne laisse passer que les alternances négatives grâce à un montage inversé par rapport au précédent, les alternances positives étant conduites au point commun 33.
Les alternances de signal filtrées par les filtres passe-bas 36a, 36b (36c, 36d) traversent alors un amplificateur 38a (38c) qui amplifie le signal d'un facteur de l'ordre de quelques dizaines. L'amplification en fin de traitement permet de fournir un signal de sortie sinusoïdal S'sin (S'cos) dépourvu d'irrégularités sans en introduire de nouvelles et le signal de sortie a une forme sinusoïdale en fonction du déplacement de la cible M.
Les enroulements secondaires 1a (1b) étant installés de manière à fournir des courants sinusoïdaux décalés de 90° l'un par rapport à l'autre, les deux signaux de sortie S'sin et S'cos sont également décalées de 90°.
En référence au diagramme de la figure 4, qui correspond à celui de la figure 2 pour un ensemble de détection D' de position selon l'invention, la tension à l'entrée des multiplexeurs Vs' est illustrée en fonction du temps. Cette tension Vs' est mesurée entre les bornes a1 / b3 et la masse pour les multiplexeurs 34a et 34b ou entre les bornes c1 / d3 et la masse pour les multiplexeurs 34c et 34d. Elle est de forme quasi- sinusoïdale. Cette sinusoïde ne présente, par période, que deux fines impulsions parasites 40 et 42, et ne présente pas de déformation (comme la déformation en forme d'épaulement 13 visible sur la figure 2).
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi elle peut aussi s'adapter à différentes formes de capteurs inductifs ou de « resolvers » : construction plane avec des enroulements primaire et secondaires réalisés sur une surface plane, ou de construction en hélice ou solénoïdale.
Par ailleurs, l'amélioration apportée au signal obtenu en sortie des enroulements secondaires peut s'adapter à différents types de capteurs ou de resolvers sans sortir du cadre de l'invention, par exemple : électromagnétiques, inductifs, ou capacitifs.
De plus, l'invention s'applique pour des capteurs comportant un ou plus de deux enroulements secondaires. En effet, les capteurs simples à enroulement secondaire
unique fournissent un seul signal sinusoïdal de type S'sin ou S'cos qui est traité par les équipements selon l'invention. Lorsque les capteurs ont plus de deux enroulements secondaires, on obtient d'autres signaux de type S'sin et S'cos qui sont également traités par les équipements selon l'invention.
Claims
1. Ensemble de détection (D') destiné à la mesure de la position d'un élément mobile (M) avec une tension de décalage diminuée, comprenant :
• un capteur (C) de type inductif pourvu :
- d'un enroulement primaire (1b) fixe,
- d'un ou plusieurs enroulements secondaires (1a, 1c) fixes,
• d'un élément mobile (M) apte à modifier le champ magnétique créé dans les enroulements secondaires (1a, 1c) pour induire un signal indiquant la position de cet élément mobile (M) et,
• en liaison avec la sortie des enroulements secondaires (1a, 1c) du capteur (C), d'équipements de traitement de signal (100) de ce capteur (C) comprenant notamment :
- au moins un filtre RC, comprenant une résistance (30a, 30c) et une capacité (32a, 32c), traversé par la tension issue de l'enroulement secondaire (1a, 1 c).
- deux multiplexeurs (34a à 34d) reliés à des bornes de sortie (31 ,
32) du capteur (C) via des filtres passe-bas (36a à 36d) et connectés en parallèle traversés chacun par la tension issue de chacun des filtres RC (30a, 32a ; 30c, 32c),
- des amplificateurs de signal (38a, 38c), connectés d'un côté aux filtres passe-bas (36a à 36d) et de l'autre côté aux bornes de sortie
(31 , 32) du capteur (C),
l'ensemble de détection (D') étant caractérisé en ce que ces multiplexeurs (34a, 34b ; 34c, 34d) commutent entre le filtre passe-bas (36a, 36b ; 36c, 36d) et un point commun (33) situé entre les enroulements secondaires (1a, 1c).
2. Procédé de diminution de tension de décalage d'un signal issu d'un capteur
(C) de position de type inductif utilisant l'ensemble de détection (D') selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter successivement et dans cet ordre le signal issu d'un enroulement secondaire (1a, 1 b) de l'ensemble de détection (D') :
· par un filtrage RC, comprenant une résistance (30a, 30c) et une capacité
(32a, 32c),
• par un multiplexage servant à démoduler le signal,
• par un filtrage passe-bas pour enlever les composantes à haute fréquence de ce signal,
• par une amplification avant la traversée des bornes de sortie (31 , 32) du capteur (C).
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