WO2020193344A1 - Capteur de position inductif de largeur réduite - Google Patents

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WO2020193344A1
WO2020193344A1 PCT/EP2020/057554 EP2020057554W WO2020193344A1 WO 2020193344 A1 WO2020193344 A1 WO 2020193344A1 EP 2020057554 W EP2020057554 W EP 2020057554W WO 2020193344 A1 WO2020193344 A1 WO 2020193344A1
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WO
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printed circuit
circuit board
turns
position sensor
turn
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Application number
PCT/EP2020/057554
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English (en)
Inventor
Alain Fontanet
Jean-Louis Roux
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • G01D5/12—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
    • G01D5/14—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
    • G01D5/20—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
    • 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
    • G01D5/2053—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 by a movable non-ferromagnetic conductive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to an inductive position sensor of reduced width which can be used in particular but not limited to a liquid level sensor in a reservoir, for example a reservoir for brake fluid, windshield washer fluid, lubricating or cooling oil. in a motor vehicle.
  • a liquid level sensor in a reservoir for example a reservoir for brake fluid, windshield washer fluid, lubricating or cooling oil. in a motor vehicle.
  • the principle of operation of an inductive sensor is based on the variation of coupling between a primary winding and secondary windings of a transformer operating at high frequency and without using a magnetic circuit.
  • the coupling between these coils varies depending on the position of an electrically conductive moving part, generally called "target".
  • the target which is a conductive part, for example metallic, can have a simple shape. It may in particular be a part cut from a sheet. To produce a linear sensor, the cutout of the target is for example rectangular while for a rotary sensor, this cutout will for example be in the form of an angular sector with a radius and angle adapted to the movement of the part.
  • two sets of secondary windings are designed to provide sine and cosine functions of the position of the target over a full stroke of the sensor.
  • Such functions cos and sin are well known and can easily be processed by an electronic system.
  • the second option is not compatible with the realization of a compact sensor. Therefore, it is generally chosen to have a large number of turns.
  • a new application of an inductive sensor relates to the measurement of a liquid level in a tank.
  • a float carrying a magnet walks past a set of Hall cells arranged linearly and vertically. Hall cells measure the value of the magnetic field and indicate the position of the float and therefore the liquid level. This set is elongated and very narrow.
  • the float is annular in shape and is placed around the sensor.
  • This type of sensor has the notable disadvantage of being very widely sensitive to any low-frequency or quasi-static magnetic field, for example from magnets that can be found inside a hybrid or electric motor vehicle, which makes it inadequate to fulfill its role in increasingly electrified motor vehicles.
  • the desired dimension of such a level sensor is 5 millimeters wide whereas typically the width of an inductive sensor is 10 millimeters, which prevents the use of an inductive sensor in these. conditions.
  • the problem at the basis of the present invention is to design an inductive position sensor having a reduced width which can promote its development in new applications, in particular as a level sensor in a liquid reservoir.
  • the present invention relates to an inductive position sensor comprising, on the one hand, a primary winding and, on the other hand, at least two secondary windings each consisting of several turns formed from a succession of sides and produced on two opposite faces of a printed circuit board, each secondary winding comprising turns each having substantially the same shape and said turns being aligned in a direction said longitudinal relative to the printed circuit board with each time an offset in the longitudinal direction, each of said turns extending symmetrically on the two opposite sides of the printed circuit board by symmetrical portions connected by via, remarkable in that two pairs of two adjacent sides of each turn of at least one secondary winding form a first point directed towards a first longitudinal end and a second point directed towards a second longitudinal end of the printed circuit board, a projection on a plane of the printed circuit board on the two adjacent sides of each pair defining between them an acute projected angle.
  • a sensor according to the present invention has at each longitudinal end of a turn of a secondary coil a tapered or more or less rounded point. .
  • the two sides of the secondary turn forming a point are in the same plane on the same face of the printed circuit.
  • the two sides of the secondary turn forming a point are in two superimposed planes, each of the planes being on one of two opposite faces of the printed circuit.
  • a via makes the connection between the two sides at the apex of the acute angle of each point.
  • the sensor Only one of the secondary windings can have such flattened turns at an acute angle, but it is very advantageous for the sensor to have its two secondary windings with flattened turns comprising longitudinal end points.
  • the two adjacent sides of each pair define between them a rounded section as a point. This is a common measure in the fabrication of secondary turns so that the material of the secondary turn is not bent too strongly and broken.
  • a rounded shape is less important since the two sides of the acute angle are not in the same plane and there is a via at the apex of the acute angle to connect the two sides of the 'acute angle.
  • the projected angle is between 1 and 45 °.
  • This angle the smaller the width of each secondary turn and consequently of the sensor.
  • said at least two secondary windings are each arranged symmetrically with respect to a median axis perpendicular to a longitudinal axis of the printed circuit board and the electromotive forces induced in the turns of a first secondary winding oppose the induced electromotive forces. in the turns of at least one second secondary winding.
  • said at least two secondary windings each have two pairs of two adjacent sides of each turn of at least one secondary winding pointing respectively towards a first longitudinal end and a second longitudinal end of the printed circuit board.
  • each turn of said at least one secondary winding has a diamond shape when projected onto the plane of the printed circuit board.
  • the diamond shape is already present without projection on a plane of the printed circuit board, the two sides of the acute angle being in the same plane and being coincident with their projection, which is not not the case for the second mode where the diamond shape is not directly obtained on a plane but only by projection.
  • a form of turn is used with acute angles at the longitudinal ends.
  • at least one of the two secondary coils can thus be designed with turns having very flattened diamond shapes.
  • the primary winding surrounds said at least two secondary windings and has turns comprising linear portions extending longitudinally.
  • the two adjacent sides of the same pair are arranged on the same face of the printed circuit board, the two pairs of two adjacent sides being respectively on opposite faces of the circuit board.
  • printed circuit board each of said turns having a first part formed from one of the two pairs and a second part formed from the other of the two pairs, the first part of one turn being connected to the second part of the same turn by a first via passing through the printed circuit board, the second part of the turn being connected to a first part of a neighboring turn by a second via passing through the printed circuit board.
  • the two adjacent sides of the same pair are arranged on opposite sides of the printed circuit board, a via being positioned at the tip of the pair, each of said turns being as an alternation of adjacent sides of which one adjacent side is on a first side of the printed circuit board and the other adjacent side is on a second side of the printed circuit board opposite to the first side.
  • the advantage of this second embodiment over the first is to straighten and balance a secondary turn according to the first embodiment which was in two longitudinal sectors, respectively upper and lower.
  • the defect of a coil conforming to the first mode is its aspect tilted along its length.
  • the pattern of the coil is more balanced in length by no longer being in the form of two sectors of different heights.
  • the cutting is done for each sector on lateral portions with a first portion of the first sector kept identical with respect to a turn according to the first embodiment and a second portion lowered by being placed on the other face of the printed circuit.
  • a first portion is enhanced and a second portion is kept identical.
  • these two sides are no longer positioned against the same face of the printed circuit board but respectively on opposite faces, a via crossing the printed circuit board connecting both sides at the point forming the apex of the acute angle.
  • an offset in the longitudinal direction between two neighboring turns is less than a distance separating a point from a first part of a turn and an axis passing through the corresponding first and second via.
  • the inductive position sensor is a flat linear sensor or a sensor rotating around a target.
  • a sensor according to the invention can be both a linear sensor and a rotary sensor by transforming a Cartesian reference frame into a polar frame.
  • the present invention relates to a reservoir containing a liquid remarkable in that it comprises as an inductive level sensor such an inductive position sensor, the inductive level sensor being associated with a target formed by a conductive part of 1 electricity carried by a float at the liquid level in the tank.
  • the present invention finally relates to a motor vehicle remarkable in that it comprises at least one such tank.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a top view of two secondary coils of a position sensor according to a first state of the art
  • FIG. 2 is a schematic representation of a perspective view of the secondary windings of Figure 1, therefore for a position sensor according to the first state of the art
  • FIG. 3 is a schematic representation of a perspective view of a secondary winding of a position sensor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic representation of a perspective view of a turn of a secondary winding of a position sensor according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic representation of a top view of two turns of a secondary winding of one in the form of two-half diamonds offset in height forming part of a position sensor according to the first mode of realization of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic representation of a perspective view of a turn of a secondary winding of a position sensor according to a second state of the art
  • FIG. 7 is a schematic representation of a perspective view of a turn of a secondary winding of a sensor according to a second embodiment of the present invention, the turn having its adjacent sides forming a tip offset in height,
  • FIG. 8 is a schematic representation of a top view of a turn of a secondary winding of a sensor according to the second embodiment of the present invention, the coil having its adjacent sides forming a point offset in height
  • FIG. 9 is a schematic representation of a perspective view of a rotary sensor according to a third embodiment of the present invention, the turns of the secondary windings of the sensor being housed in a semi-cylindrical portion delimited by the turns of the primary winding.
  • Figure 1 shows a top view of a first secondary winding 4 and a second secondary winding 6
  • Figure 2 is a perspective view of the secondary windings 4, 6 of Figure 1 of a position sensor according to a first state of the technical.
  • Each of these two coils 4, 6 has turns 10a.
  • the turns 10a are all substantially similar but each time offset from one another in a longitudinal direction illustrated in Figure 1 by a longitudinal axis R which is the longitudinal axis of the sensor.
  • the longitudinal offset between two adjacent turns 10a can be the same each time.
  • the second secondary winding 6 is, in top view, symmetrical to the first secondary winding 4 with respect to a transverse plane not shown orthogonal to the longitudinal axis R.
  • the number of turns 10a of the two windings may be the same and the surface of the turns 10a may also be the same.
  • each turn 10a has a first upper sector 1 and a second lower sector 2, the first sector 1 corresponding to a track etched on a layer of a circuit board. printed not shown and the second lower sector 2 corresponding to a track etched on another layer of the same opposite printed circuit board.
  • Each first upper sector 1 and each second lower sector 2 may have, in the embodiment shown in Figures 1 and 2, the shape of an irregular half-hexagon with a bottom 9a at each of its longitudinal ends framed by two sides 22 and 23.
  • each first upper sector 1 and each second lower sector 2 thus have a generally concave shape, the concavity of the first sector 1 of a turn 10a being oriented opposite to the concavity of the second lower sector 2 of the same turn.
  • Such a turn 10a can therefore form a hexagon.
  • the first upper sectors 1 have a concavity oriented on a first side and the second sectors 2 have a concavity oriented on the side opposite to the first side.
  • the sections 16, one of which is referenced in Figure 2 and whose position also corresponds to that of the via 32 to which they are connected, are aligned on two parallel segments arranged on both sides. 'Another of a longitudinal axis of the turns R of Figure 1 and perpendicular to the latter, that is to say passing through the printed circuit. These two segments are not arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis R but are offset in the longitudinal direction defined by the longitudinal axis.
  • the first secondary winding 4 and the second secondary winding 6 are connected at the level of the transverse plane of symmetry so that, for a given variable magnetic flux, the electromotive forces induced in the first secondary winding 4 oppose the electromotive forces induced in the second secondary winding 6. Within the same winding, it is noted that the electromotive forces induced by a variable magnetic flux in each of the turns 10a are added.
  • connection tracks 18 making it possible to connect the secondary windings 4, 6 to a device for measuring the voltage prevailing at the terminals thereof.
  • the assembly formed by the first secondary winding 4 and by the second secondary winding 6 makes it possible for example to perform a sine function when a conductive target moves near these windings.
  • To achieve a cosine function during the movement of the target it is known to use another set of coils which are superimposed on the first set of coils.
  • FIGs 1 and 2 it can be seen the structure of a coil 10a taken in isolation according to the state of the art.
  • a turn 10a is divided in a length of turn 10a into a first so-called upper sector 1 and a second lower sector 2, the first and second sectors 1, 2 being complementary and successive.
  • two via 32 and 34 are provided on the longitudinal edges of the coil 10a at the respective junction of the longitudinal edges of the first and second sectors 1, 2.
  • Each of the secondary turns 10a has, at its front portion or its rear portion, a flat bottom 9.
  • the present invention relates to an inductive position sensor comprising, on the one hand, a primary winding and, on the other hand, at least two secondary windings 4, 6 each consisting of several turns 10 formed of a succession of sides 22, 23 and produced on two opposite sides of a printed circuit board.
  • Each secondary winding 4, 6 comprises turns 10 each having substantially the same shape and the turns 10 are aligned in a so-called longitudinal direction with respect to the printed circuit board with each time an offset dl, visible in FIG. 5, in the longitudinal direction.
  • Each of the secondary turns 10 extend symmetrically on the two opposite faces of the printed circuit board by symmetrical portions connected by via 32, this differently according to the two preferred embodiments of the present invention.
  • two pairs of two adjacent sides 22, 23 of each turn 10 of at least one secondary winding 4, 6 form a first point 9 directed towards a first longitudinal end and a second point 9 directed towards a second longitudinal end of the printed circuit board.
  • a projection on a plane of the printed circuit board of the two adjacent sides 22, 23 of each pair defines an acute projected angle between them. This is valid for the second embodiment of the present invention shown in Figures 7 and 8, the adjacent sides 22, 23 surrounding a tip 9 being in the same plane in Figures 3 to 5.
  • FIG. 3 only the second secondary coil 6 of the sensor is shown, but what has been stated previously is also valid for the first secondary coil previously referenced 4 in FIGS. 1 and 2.
  • Each turn 10 of the secondary coil (s) 4, 6 may have a diamond shape directly planar or when projected onto the plane of the printed circuit board. This can also be seen in Figures 5 and 8.
  • the primary winding can surround the secondary windings and have turns comprising linear portions extending longitudinally.
  • the two pairs of two adjacent sides 22, 23 of each turn 10 of at least one secondary winding 4, 6 respectively pointing towards a first end longitudinal end and a second longitudinal end are in the same plane and therefore coincide with their projection on a plane of the printed circuit board.
  • a secondary coil 10 according to the first embodiment of the invention is visible in perspective in FIG. 4 and a secondary coil 10 according to the second embodiment is visible in perspective in FIG. 7.
  • the two adjacent sides 22, 23 of the same pair are arranged on the same face of the printed circuit board, the two pairs on two sides. 22, 23 adjacent to each other on opposite sides of the printed circuit board in Figures 7 and 8.
  • the electrical continuity between two adjacent turns 10 is ensured in the same way as in the state of the art.
  • the first upper sector 1 of a turn 10 is connected to a second lower sector 2 a neighboring turn by a via 34 passing through the printed circuit board within which a section provides electrical continuity.
  • the electrical continuity between the first sector 1 of a turn 10 and the second sector 2 of the same turn 10 is provided by a via 32 passing through the printed circuit board within which a section provides electrical continuity.
  • the coil 10 has a diamond shape.
  • a first part of the rhombus or first half-rhombus points towards a longitudinal end of the sensor on a first face of the printed circuit and a second part of the rhombus or second half-rhombus points towards the other longitudinal end of the sensor on a second opposite face of the printed circuit board.
  • each of said turns 10 has a first part formed from one of the two 22, 23 and a second part formed from the other of the two pairs 22, 23.
  • the first part of a turn 10 is connected to the second. part of the same turn 10 by a first via 32 passing through the printed circuit board, the second part of the turn 10 being connected to a first part of a neighboring turn 10 by a second via 34 passing through the printed circuit board.
  • the two adjacent sides 22, 23 of one pair are disposed on an opposite side of the printed circuit board than the two adjacent sides 22, 23 of the other pair.
  • an offset d1 in the longitudinal direction between two adjacent turns 10 may be less than a distance d2 separating a tip 9 from a first part of a turn 10 and an x axis passing through the via 32 or 34 correspondents. This makes it possible to optimize the number of turns 10 on a given surface.
  • FIG. 6 shows a sensor according to a second state of the art.
  • the first sector 1 is divided in a coil width 10a into a first portion disposed on one face of the printed circuit board called the first face and a second portion disposed on a printed circuit face opposite to the first face called the second face.
  • each turn 10a has two ends 9a as in the embodiment according to the first state of the art.
  • each bottom 9a is between two sides 22, 23 which are on different sides of the printed circuit board.
  • the first and second portions of the first sector 1 are complementary.
  • Via 32 provide the connection between the sides 22, 23 of turn 10 located on different faces of the printed circuit.
  • this sector 1 or 2 has a difference in level between two lateral portions of the sector 1, 2.
  • a portion of the first sector 1 on one face of the card is extended by a portion of the second sector 2 on the other face and vice versa, two sides 22, 23 forming a point of the same sector 1, 2 extending on the faces different from the printed circuit board.
  • the two adjacent sides 22, 23 of the same pair are arranged on opposite faces of the printed circuit board, one via 32 being positioned at tip 9 of the pair.
  • each of said turns 10 is presented as an alternation of adjacent sides 22, 23 of which an adjacent side is located on a first face of the printed circuit board and the other adjacent side is on a second side of the printed circuit board opposite the first side.
  • FIG. 7, a perspective view of a coil 10 according to this second embodiment and FIG. 8, a top view of a coil 10 according to this second embodiment, show a coil 10 of which two sides 22, 23 adjacent to the same sector surround a point
  • the division of the first and second portions of the first sector 1 or respectively of the second sector 2 can therefore be done essentially so that two portions of the same sector 1 or 2, for example the first and second portions of the first sector 1 or respectively the first and second portions of the second sector 2 receive an equal magnetic flux.
  • the projected angle of the point 9 of the rhombus directed towards a longitudinal end of the sensor may be between 1 and 45 °, preferably being less than 20 °.
  • the senor can include its two secondary coils 4, 6 or more each arranged symmetrically with respect to a median axis perpendicular to a longitudinal axis R of the printed circuit board.
  • the electromotive forces induced in the turns 10 of a first secondary winding 4 then oppose the electromotive forces induced in the turns 10 of the second secondary winding 6.
  • the winding or at least one of the two secondary windings 4, 6 can have two pairs of two adjacent sides 22, 23 of each turn
  • the turns 10 are shown with relatively flat portions contained in the two superimposed planes but this may be different.
  • a linear sensor is illustrated in Figures 3 to 5, 7 and 8, as shown in Figure 9, the inductive position sensor according to the invention can be a rotary sensor 100 in the form of a cylindrical portion.
  • the alignment of the first and second sectors is not necessarily linear. It can also be an arc of a circle or possibly an ellipse. Those skilled in the art will understand that this alignment corresponds to the direction of movement of the object whose position one wishes to know. It is most often a linear displacement with in this case the use of a linear position sensor. However, it can also be a movement along a curved path, most often circular.
  • a rotary inductive sensor according to the present invention is shown in Figure 9.
  • the rotary sensor 100 is in the form of a cylindrical portion or crown portion limited to an arc of a circle in Figure 9 but can form a complete cylinder or a full crown.
  • Such a shape can be obtained starting from a linear sensor and has a flexible printed circuit board which can be curved to form an arc of a circle or an entire circle.
  • the rotary sensor 100 has a wafer carrying the two secondary coils 4, 6 or more and a primary coil surrounding them.
  • a first secondary winding 4 and a second secondary winding 6 are shown without a stack of turns with offset of the turns 10 for simplicity but this stack is present being similar to the stack shown in Figures 1, 2 and 3
  • the turns 10 of the two secondary coils 4, 6 can extend into the edge of the rotary sensor 100 by having acute angles of the two secondary turns 10 aligned in a radial plane to the rotary sensor 100 passing through a center O of curvature of the sensor. .
  • a rotary sensor 100 can contain turns according to any one of the two preferred embodiments of the present invention, as described above.
  • a particularly advantageous application of such a reduced width sensor due to the relatively small apex angle diamond shape of each secondary coil may be in a tank containing a liquid, for example a tank for fuel or any product. , advantageously in a motor vehicle.
  • the tank comprises an inductive level sensor as described above as a level sensor.
  • the inductive level sensor is associated with a target formed by an electrically conductive part carried by a float supernatant at the level of the liquid in the tank.
  • the present invention finally relates to a motor vehicle comprising at least one tank as described above.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above and to the variants mentioned by way of non-limiting examples. It also relates to all the variants within the reach of a person skilled in the art within the framework defined by the claims below.

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Abstract

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.

Description

DESCRIPTION
Titre : Capteur de position inductif de largeur réduite
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
II 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 1' 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.
Résumé de 1 invention
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 1' 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 :
[Fig. 1] - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de dessus de deux bobinages secondaires d'un capteur de position selon un premier état de la technique,
[Fig. 2] - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en perspective des bobinages secondaires de la figure 1, donc pour un capteur de position selon le premier état de la technique,
[Fig. 3] - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'un bobinage secondaire d'un capteur de position selon un premier mode de réalisation de la présente invention,
[Fig. 4] - la figure 4 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une spire d'un bobinage secondaire d'un capteur de position selon le premier mode de réalisation de la présente invention,
[Fig. 5] - la figure 5 est une représentation schématique d'une vue de dessus de deux spires d'un bobinage secondaire d'une sous forme de deux-demis losanges décalés en hauteur faisant partie d'un capteur de position selon le premier mode de réalisation de la présente invention,
[Fig. 6] - la figure 6 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une spire d'un bobinage secondaire d'un capteur de position selon un deuxième état de la technique,
[Fig. 7] - la figure 7 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une spire d'un bobinage secondaire d'un capteur selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, la spire présentant ses côtés adjacents formant pointe décalés en hauteur,
[Fig. 8] - la figure 8 est une représentation schématique d'une vue de dessus d'une spire d'un bobinage secondaire d'un capteur selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, la spire présentant ses côtés adjacents formant pointe décalés en hauteur, [Fig. 9] - la figure 9 est une représentation schématique d'une vue en perspective d' un capteur rotatif selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, les spires des bobinages secondaires du capteur étant logées dans une portion semi- cylindrique délimitée par les spires du bobinage primaire.
Description détaillée de 11 invention
La figure 1 représente en vue de dessus un premier bobinage secondaire 4 et un second bobinage secondaire 6 et la figure 2 est une vue en perspective des bobinages secondaires 4, 6 de la figure 1 d'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 la figure 1 par 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 aux figures 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 la figure 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 aux figures 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 des figures 1 et 2 et 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 aux figures 1 et 2, les tronçons 16, dont un est référencé à la figure 2 et 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 la figure 1 et perpendiculaires à ce dernier, c'est-à-dire traversant le circuit imprimé. Ces deux segments ne sont pas disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal 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 des figures 1 et 2 la 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 .
Aux figures 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 aux figures 3 à 5 pour le premier mode de réalisation et aux figures 7 et 8 pour le deuxième mode de réalisation de la présente invention tout en se référant aux figures 1 et 2 pour les références manquantes à ces figures, 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 dl, 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 aux figures 1 et 2.
A la figure 3, seule la pointe la plus à droite est référencée 9 tandis qu' à la figure 4 les deux pointes 9 d' extrémité opposée sont référencées 9 et à la figure 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 aux figures 7 et 8, les côtés 22, 23 adjacents entourant une pointe 9 étant dans un même plan aux figures 3 à 5.
A la figure 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 aux figures 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 aux figures 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 aux figures 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 1' invention est visible en perspective à la figure 4 et une spire 10 secondaire selon le deuxième mode de réalisation est visible en perspective à la figure 7.
Dans le premier mode de réalisation selon la présente invention, comme montré aux figures 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 aux figures 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 la figure 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 la figure 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 la figure 5, un décalage dl 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 .
Aux figures 6 à 8, une spire 10a, selon l'état de la technique à la figure 6 , ou une spire 10, selon la présente invention aux figures 7 et 8, est montrée isolée et non raccordée avec une spire adjacente pour simplification comme il a été montré aux figures 1 et 2 par le via 34. La figure 6 montre 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 la figure 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 aux figures 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.
La figure 7, en vue en perspective d'une spire 10 selon ce deuxième mode de réalisation et la figure 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 les figures, 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 la figure 5 mais 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.
Aux figures 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 aux figures 3 à 5, 7 et 8, comme montré à la figure 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 la figure 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 la figure 9 mais 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 la figure 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 aux figures 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

REVENDICATIONS
1. Capteur de position inductif comportant, d'une part, un bobinage primaire et, d'autre part, au moins deux bobinages secondaires (4, 6) constitués chacun de plusieurs spires (10) 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 (dl) 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 que 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, 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.
2. Capteur de position selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux côtés (22, 23) adjacents de chaque paire délimitent entre eux une section arrondie en tant que pointe ( 9 ) .
3. Capteur de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle projeté est compris entre 1 et 45 ° .
4. Capteur de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits 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).
5. Capteur de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits 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.
6. Capteur de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque 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 .
7. Capteur de position inductif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bobinage primaire entoure lesdits au moins deux bobinages secondaires (4, 6) et présente des spires comportant des portions linéaires s'étendant longitudinalement.
8. Capteur de position selon l'une quelconque des revendications
1 à 7, caractérisé en ce que 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, 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.
9. Capteur de position selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 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, 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 .
10. Capteur de position selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un décalage (dl) 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.
11. 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.
12. Réservoir contenant un liquide caractérisé 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.
13. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de position selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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