FR2845470A1 - Procede et dispositif pour evaluer des signaux d'un dispositif a capteurs de champ magnetique - Google Patents
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Abstract
Pour la détection de localisation d'un objet par rapport à un dispositif comportant trois capteurs de champ magnétique (1,2,3), par mesure du champ magnétique influencé par l'objet, le dispositif mesure simultanément d'une part le champ magnétique absolu (4,6) et d'autre part un champ magnétique différentiel (5,7), une différence (8) entre le champ absolu et le champ différentiel étant évaluée ou bien une valeur moyenne (9) étant formée entre les deux valeurs mesurées.Application notamment à des capteurs angulaires dans des véhicules automobiles.
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif
pour évaluer les signaux d'un dispositif à capteurs de champ magnétique, notamment pour la détermination ou la détection, par des capteurs, du mouvement linéaire ou du 5 mouvement de rotation d'un objet, et ce à l'aide d'au moins une mesure d'un champ magnétique influencé par cet objet.
Par exemple, on utilise des capteurs analogiques de champ magnétique dans le domaine de la détermination de la position de corps magnétiques dans des capteurs de 10 déplacement linéaire ou également dans des capteurs
angulaires dans différentes formes de réalisation dans des véhicules automobiles. Une modification de la position d'un tel objet produit une modification du champ magnétique à l'emplacement du capteur, qui convertit cette variation par 15 exemple en une variation d'une tension de sortie de signal.
Par exemple on utilise ici des éléments dits éléments à effet Hall ou éléments de Hall en tant que capteurs de la vitesse de rotation au niveau des roues pour un système de freinage à anti-blocage (ABS), en tant que transmetteurs de 20 vitesse de rotation et de phase pour la commande d'un moteur ou en tant que capteurs de l'angle de braquage par ce qu'on appelle des systèmes à régulation dynamique de la
conduite ou pour des directions assistées électriques.
Par exemple d'après le document allemand DE 25 197 50 304 Al on connaît un dispositif pour détecter sans
contact un angle de rotation à l'aide d'une roue à impulsions, dans lequel une identification du sens de rotation est possible par le fait que dans un sens de rotation, une modification de la distance des éléments déclenchant les 30 impulsions est réalisée et que de ce fait. le taux d'impulsions varie.
L'invention a trait à un procédé de détection de localisation d'un objet par rapport à un dispositif à capteurs de champ magnétique, à l'aide d'au moins une 35 mesure d'un champ magnétique influencé par l'objet, caractérisé en ce que le dispositif à capteurs de champ magnétique réalise simultanément d'une part une mesure du champ magnétique absolu et d'autre part une mesure du champ
magnétique différentiel.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on examine les deux valeurs mesurées pour le champ absolu et pour le champ différentiel pour savoir si elles
présentent une différence.
Selon une autre caractéristique de l'invention, 10 une valeur moyenne est formée à partir des deux valeurs
mesurées du champ absolu et du champ différentiel.
Un procédé indiqué plus haut et un dispositif pour la détection de localisation d'un objet par rapport à un dispositif à capteurs de champ magnétique, selon lequel 15 à l'aide d'au moins une mesure d'un champ magnétique influencé par l'objet, on obtient des signaux de mesure correspondants, sont traités conformément à l'invention d'une manière avantageuse. Ici on exécute, avec le dispositif à capteurs de champ magnétique, simultanément 20 d'une part une mesure du champ magnétique absolu et d'autre
part une mesure d'un champ magnétique différentiel.
Le coeur de l'invention réside ici dans l'intégration de deux mesures différentes, à savoir la mesure d'un champ absolu et d'un champ différentiel au moyen d'un 25 circuit intégré pour déterminer la position d'un objet magnétique. Grâce à l'invention, il est par conséquent devenu possible, de façon simple, de réaliser un capteur analogique de champ magnétique intégré, auto-contrôlé, possédant une résolution et une précision améliorées. 30 Avantageusement on peut examiner les deux valeurs mesurées du champ absolu et du champ différentiel pour déterminer S'ils présentent une différence et éventuellement former également une valeur moyenne à partir des deux valeurs
mesurées du champ absolu et du champ différentiel.
Un circuit selon l'invention mesure par conséquent simultanément la valeur absolue du champ magnétique B et sa dérivée dans l'espace dB/dx. Grâce à la mesure simultanée de ces deux grandeurs approximativement au même emplacement, il existe plusieurs possibilités 5 d'évaluer et de corriger les deux valeurs et d'effectuer leur comparaison. De cette manière, on peut déterminer aussi bien des champs mécaniques, c'est-à- dire des champs dans l'intégrité mécanique du circuit magnétique, que des champs électriques dans l'une des deux voies de 10 transmission de signaux. Dans le cas o le signal de champ absolu et le signal de champ différentiel ne concordent
pas, une alarme peut être délivrée.
Dans un autre dispositif avantageux pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut, conformément à une 15 forme de réalisation, le dispositif à capteurs de champ magnétique peut comporter deux capteurs sensibles au champ magnétique, qui sont situés à proximité et en vis-àvis de l'élément à détecter et délivrent chacun un signal qui correspond au champ magnétique influencé par l'élément. Le 20 signal d'un premier capteur peut être utilisé pour la mesure du champ absolu et l'autre capteur peut être utilisé, conjointement avec le premier capteur, pour mesurer le champ différentiel, moyennant la formation de la
différence entre les signaux des deux capteurs.
Conformément à une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif à capteurs de champ magnétique peut comporter également trois capteurs sensibles au champ magnétique, qui sont situés à proximité et en vis-à-vis de l'objet à détecter et délivrent respectivement un signal 30 correspondant au champ magnétique influencé par l'objet, le
signal d'un premier capteur disposé au centre pouvant être utilisé pour mesurer le champ absolu, et deux autres capteurs disposés des deux côtés du premier capteur et pouvant être utilisés pour la mesure du champ différentiel 35 par formation de la différence de leurs signaux.
Dans les deux formes de réalisation, les capteurs peuvent être avantageusement des éléments de Hall ou également des éléments magnétorésistifs, qui sont constitués sur la base de ce qu'on appelle le système AMR ou le système GMR. Etant donné que les capteurs utilisés ici sont fréquemment utilisés également dans des applications critiques du point de vue sécurité, on obtient avantageusement un auto-contrôle grâce à la redondance, 10 c'est-à-dire grâce à l'utilisation d'au moins deux capteurs et de la comparaison de leurs signaux. On utilise des procédés d'évaluation usuels, lors desquels par exemple des capteurs de Hall convertissent l'amplitude du champ magnétique appliqué en un signal de sortie électrique qui 15 est proportionnel à cette amplitude. Ce signal de sortie
peut être une tension électrique ou également ce qu'on appelle le dutycycle", c'est-à-dire le taux d'impulsions, d'un signal de sortie modulé selon une modulation d'impulsions en durée.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur
lesquels: - la figure 1 est un organigramme d'un procédé 25 pour l'évaluation des signaux d'un dispositif à capteurs de champ magnétique comportant trois capteurs; et - la figure 2 est un diagramme de la variation du
champ absolu et du champ différentiel au voisinage du dispositif à capteurs de champ magnétique, en fonction de 30 la position de l'objet à détecter.
Sur la figure 1, on a représenté un organigramme d'un procédé pour évaluer les signaux d'un dispositif à capteurs de champ magnétique comportant trois capteurs disposés à proximité les uns des autres, l'agencement de 35 principe comportant par exemple des éléments à effet Hall
ou des capteurs dits AMR ou GMR dans la zone d'un champ magnétique influençant un objet étant connu en soi dans l'état de la technique. Dans le bloc 1, on a indiqué un capteur dont sont voisins un second capteur à gauche dans 5 le bloc 2 et un troisième capteur à droite dans le bloc 3.
Un circuit intégré, qui est réalisé conformément à la figure 1, peut également éventuellement contenir, contrairement à ce qui est représenté, deux éléments sensibles magnétiquement, un capteur étant utilisé pour la 10 mesure du champ absolu tandis que la différence entre les
deux mesures fournit le champ différentiel.
Dans le bloc 4, une amplification et une correction du signal de mesure du premier capteur central 1 servant à mesurer le champ absolu B(x) est exécuté et dans 15 le bloc 5 une amplification et une correction des signaux de mesure des deux capteurs voisins et pour la mesure du champ différentiel dB(x)/dx est exécutée. Un circuit intégré, qui est réalisé sur la base de l'organigramme de la figure 1, mesure par conséquent simultanément la valeur 20 absolue du champ magnétique B et sa dérivée absolue dB/dx
dans la zone du capteur de champ magnétique.
Une variation possible de ces deux signaux de mesure B(x) et dB(x)/dx en fonction de la position d'un objet non représenté ici dans la zone du champ magnétique 25 au niveau des capteurs est représentée sur la figure 2 avec les courbes de variation 20 et 21. On voit à partir de là que le champ absolu B(x) dépend de façon quadratique et le champ différentiel dB(x)/dx dépend de façon linéaire de la position x de l'objet. Pour une courbe caractéristique 30 magnétique du type représenté ici à titre d'exemple, la résolution spatiale est d'autant plus faible que la pente courbe de variation de la valeur de mesure en fonction du lieu x de l'objet à détecter est faible. Pour de faibles valeurs de x, la pente de B(x) est plus importante, tandis 35 que pour des valeurs plus élevées de x est plus importante pour dB/dx. La valeur de mesure devant être délivrée devrait par conséquent dépendre plus fortement du champ absolu B(x) pour de faibles valeurs de x, alors que pour des valeurs élevées de x, elle devrait être déterminée à un degré plus important le champ différentiel dB/dx. L'exemple de réalisation selon l'invention inclut également, en dehors du calcul du signal de sortie sur la base d'une prescription fixe de calcul, par exemple la valeur moyenne, également le calcul sur la base d'une 10 prescription, qui dépend de la position de l'objet magnétique, comme par exemple au moyen d'une valeur moyenne
pondérée par B(x).
A la suite des blocs 4 et 5 sur la figure 1, intervient respectivement un calcul du lien de l'objet dans 15 des blocs 6 et 7, alors que dans un bloc 8, une comparaison
des deux valeurs est réalisée. Avec un bloc 9, on peut alors exécuter un calcul de la valeur de sortie, par exemple au moyen de la formation de la valeur moyenne.
Cette valeur moyenne peut être utilisée dans un bloc 10 20 directement en tant que valeur de sortie pour la détermination de position de l'objet, ou bien dans le cas d'un écart important entre les deux valeurs calculées dans
les blocs 6 et 7, une alarme 11 peut être produite.
Grâce à la correction proposée des deux valeurs 25 et à leur comparaison, des défauts mécaniques et également électriques peuvent être trouvés dans l'une des deux voies de transmission de signaux et éventuellement l'alarme 11 peut être délivrée. D'autre part grâce à un calcul de ces deux valeurs, on peut augmenter la résolution et la 30 précision du circuit par exemple grâce à la formation de la valeur moyenne ou également grâce à un calcul des deux
grandeurs de mesure, en fonction de la position.
Claims (7)
1. Procédé de détection de localisation d'un objet par rapport à un dispositif à capteurs de champ magnétique, à l'aide d'au moins une mesure d'un champ 5 magnétique influencé par l'objet, caractérisé en ce que le dispositif à capteurs de champ magnétique réalise simultanément d'une part une mesure du champ magnétique absolu (4,6) et d'autre part une mesure du champ magnétique
différentiel (5,7).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on examine les deux valeurs mesurées pour le champ absolu (6) et pour le champ différentiel (7) pour savoir si
elles présentent une différence (8).
3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendica15 tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'une valeur moyenne (9) est formée à partir des deux valeurs mesurées du champ
absolu (6) et du champ différentiel (7).
4. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé
selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 20 caractérisé en ce que
le dispositif à capteurs de champ magnétique comporte deux capteurs sensibles au champ magnétique, qui sont situés à proximité et en vis-àvis de l'objet à détecter et délivrent respectivement un signal correspondant au champ magnétique influencé par l'objet, le signal du premier capteur étant utilisé pour
la mesure du champ absolu et l'autre capteur étant utilisable, conjointement avec le premier capteur, pour mesurer le champ différentiel, par formation de la 30 différence entre les signaux des deux capteurs.
5. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé
selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif à capteurs de champ magnétique comporte trois capteurs (1,2,3) sensibles au 35 champ magnétique, qui sont situés à proximité et en vis-à-
vis de l'objet à détecter et délivrent respectivement un signal correspondant au champ magnétique influencé par l'objet, le signal d'un premier capteur (1) disposé au 5 centre pouvant être utilisé pour mesurer le champ absolu (6), et deux autres capteurs (2,3) disposés des deux côtés du premier capteur et pouvant être utilisés pour la mesure du champ différentiel par formation de la différence (7) de
leurs signaux.
6. Dispositif selon l'une ou l'autre des
revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les capteurs
(1,2,3) sont des éléments de Hall.
7. Dispositif selon l'une ou l'autre des
revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les capteurs 15 (1,2,3) sont des éléments magnétorésistifs, qui sont
constitués sur la base d'un système AMR ou GMR.
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- 2003-10-02 FR FR0311542A patent/FR2845470B1/fr not_active Expired - Fee Related
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