[go: up one dir, main page]

FR3149377A1 - Offset compensated inductive position sensor - Google Patents

Offset compensated inductive position sensor Download PDF

Info

Publication number
FR3149377A1
FR3149377A1 FR2305315A FR2305315A FR3149377A1 FR 3149377 A1 FR3149377 A1 FR 3149377A1 FR 2305315 A FR2305315 A FR 2305315A FR 2305315 A FR2305315 A FR 2305315A FR 3149377 A1 FR3149377 A1 FR 3149377A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
primary winding
zone
winding
target
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2305315A
Other languages
French (fr)
Inventor
Rainer A. MÖLLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EFI Automotive SA
Original Assignee
Electricfil Automotive SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricfil Automotive SAS filed Critical Electricfil Automotive SAS
Priority to FR2305315A priority Critical patent/FR3149377A1/en
Priority to PCT/FR2024/050683 priority patent/WO2024246464A1/en
Publication of FR3149377A1 publication Critical patent/FR3149377A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/20Mechanical 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
    • G01D5/204Mechanical 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
    • G01D5/2053Mechanical 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/02Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Technology Law (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Capteur inductif de position à compensation d’offset L’invention concerne un capteur inductif de position comportant : une cible (3) mobile adaptée pour modifier un champ électromagnétique ;une plaque de circuit fixe (5) présentant une zone de rebouclage (R) pour le champ magnétique dans lequel est aménagé un bobinage primaire (7) entourant deux bobinages secondaires (8, 9);un générateur de courant (11) pour créer un couplage inductif modulé par la position de la cible ;un détecteur (13) de la position linéaire ou angulaire de la cible ;- et un système d’équilibrage du couplage entre le bobinage primaire (7) et les bobinages secondaires (8, 9) comportant au moins une zone conductrice de compensation (Z) aménagée dans la zone de rebouclage (R) permettant de compenser l’offset de mesure. Figure pour l’abrégé : Fig. 4. Inductive position sensor with offset compensation The invention relates to an inductive position sensor comprising: a mobile target (3) adapted to modify an electromagnetic field; a fixed circuit plate (5) having a loopback zone (R) for the magnetic field in which a primary winding (7) is arranged surrounding two secondary windings (8, 9); a current generator (11) for creating an inductive coupling modulated by the position of the target; a detector (13) of the linear or angular position of the target; and a system for balancing the coupling between the primary winding (7) and the secondary windings (8, 9) comprising at least one conductive compensation zone (Z) arranged in the loopback zone (R) for compensating the measurement offset. Figure for the abstract: Fig. 4.

Description

Capteur inductif de position à compensation d’offsetOffset compensated inductive position sensor

La présente invention concerne le domaine technique des capteurs inductifs de position par couplage par courants de Foucault.The present invention relates to the technical field of inductive position sensors by eddy current coupling.

La présente invention trouve des applications pour déterminer la position linéaire ou angulaire de pièces mobiles par exemple dans des véhicules automobiles, des moteurs ou des machines-outils.The present invention finds applications for determining the linear or angular position of moving parts for example in motor vehicles, engines or machine tools.

L’état de la technique a proposé diverses solutions de capteurs inductifs par couplage par courants de Foucault pour mesurer la position d’un mobile le long d’une trajectoire linéaire ou angulaire.The state of the art has proposed various solutions of inductive sensors by eddy current coupling to measure the position of a mobile along a linear or angular trajectory.

Pour déterminer la position linéaire d’un mobile, le brevet US 6 483 295 décrit un capteur de position comportant une cible montée mobile en déplacement par rapport à une carte ou une plaque de circuit imprimé fixe sur laquelle sont aménagées des pistes configurées pour constituer des enroulements ou des bobinages. Ainsi, la carte de circuit comporte un bobinage primaire relié à un générateur de courant alternatif permettant de générer un champ magnétique lors de la circulation du courant dans ledit bobinage primaire. Ce bobinage primaire entoure des bobinages secondaires. Le champ magnétique ainsi crée est perçu par les bobinages secondaires et induit un courant dans lesdits bobinages secondaires.To determine the linear position of a moving object, US patent 6,483,295 describes a position sensor comprising a target mounted so as to move relative to a fixed printed circuit board or plate on which tracks configured to form windings or coils are arranged. Thus, the circuit board comprises a primary winding connected to an alternating current generator for generating a magnetic field when current flows in said primary winding. This primary winding surrounds secondary windings. The magnetic field thus created is perceived by the secondary windings and induces a current in said secondary windings.

La cible est réalisée dans un matériau conducteur pour permettre la circulation de courants de Foucault. Cette cible est déplacée linéairement par rapport au bobinage primaire et aux bobinages secondaires. Le couplage inductif entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires est modulé par la position de la cible. Les géométries des bobinages secondaires sont choisies de manière que les signaux induits délivrés par les bobinages secondaires dépendent de la position de la cible. Un détecteur connecté aux bobinages secondaires permet, à partir des signaux induits issus des bobinages secondaires, de déterminer la position de la cible.The target is made of a conductive material to allow the flow of eddy currents. This target is moved linearly relative to the primary winding and the secondary windings. The inductive coupling between the primary winding and the secondary windings is modulated by the position of the target. The geometries of the secondary windings are chosen so that the induced signals delivered by the secondary windings depend on the position of the target. A detector connected to the secondary windings makes it possible, from the induced signals from the secondary windings, to determine the position of the target.

Dans une configuration optimale, le couplage entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires en absence de la cible est nulle. La valeur non nulle de ce couplage en absence de la cible est appelée couplage direct ou offset de mesure. Il apparaît cependant qu’au moins l’un des bobinages secondaires ne présente pas une forme symétrique par rapport aux extrémités du bobinage primaire. Cette dissymétrie de configuration d’un bobinage secondaire entraine l’apparition du signal de mesure de décalage ou offset de mesure. Pour remédier à cet inconvénient, le brevet US 6 483 295 propose de réduire la taille d’un bobinage secondaire au niveau des extrémités du bobinage primaire. Cette solution présente l’inconvénient de réduire la portion linéaire de mesure pour un encombrement constant du capteur.In an optimal configuration, the coupling between the primary winding and the secondary windings in the absence of the target is zero. The non-zero value of this coupling in the absence of the target is called direct coupling or measurement offset. However, it appears that at least one of the secondary windings does not have a symmetrical shape relative to the ends of the primary winding. This asymmetry in the configuration of a secondary winding leads to the appearance of the measurement offset signal. To overcome this drawback, US patent 6,483,295 proposes reducing the size of a secondary winding at the ends of the primary winding. This solution has the drawback of reducing the linear measurement portion for a constant size of the sensor.

Dans le domaine des capteurs de mesure de position angulaire, le brevet FR 3 023 611 propose, afin de remédier au problème de la concentration des lignes de champ au niveau des extrémités du bobinage primaire, de réaliser notamment les bobinages secondaires par des pistes délimitant des mailles complètes. Cette solution présente l’inconvénient d’augmenter la taille du circuit dont le bobinage primaire vient entourer les deux bobinages secondaires.In the field of angular position measurement sensors, patent FR 3 023 611 proposes, in order to remedy the problem of the concentration of field lines at the ends of the primary winding, to produce the secondary windings in particular by tracks delimiting complete meshes. This solution has the disadvantage of increasing the size of the circuit whose primary winding surrounds the two secondary windings.

De même, le document GB 2 167 563 décrit un capteur de position ou de vitesse par couplage pour courants de Foucault. Selon des modes de réalisation, ce document propose de réaliser la cible en plusieurs parties afin d’obtenir un signal linéaire ou de mettre en œuvre plusieurs bobinages secondaires pour obtenir un signal univoque sur toute la course. De telles solutions ne permettent pas de compenser l’offset de mesure.Similarly, GB 2 167 563 describes a position or speed sensor by eddy current coupling. According to embodiments, this document proposes to produce the target in several parts in order to obtain a linear signal or to implement several secondary windings to obtain a univocal signal over the entire stroke. Such solutions do not allow the measurement offset to be compensated.

Le brevet US 5 886 519 décrit également un capteur de position proposant notamment pour compenser les tolérances de fabrication ou d’autres contraintes tendant à créer un décalage de signal, de modifier la taille et la forme des bobinages secondaires ou la distance entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires qui est d’au moins une période. Cette solution entraîne une augmentation de la taille du capteur.US Patent 5,886,519 also describes a position sensor proposing in particular to compensate for manufacturing tolerances or other constraints tending to create a signal offset, to modify the size and shape of the secondary windings or the distance between the primary winding and the secondary windings which is at least one period. This solution results in an increase in the size of the sensor.

Il ressort de l’art antérieur que diverses solutions techniques visent à minimiser l’offset de mesure en changeant les configurations géométriques des bobinages. Il est à noter que l’offset de mesure d’une configuration de bobinage donnée peut être obtenu par des essais ou par simulation. Il s’avère toutefois que les changements géométriques présentent plusieurs inconvénients. Le premier concerne leur sensibilité car un déplacement des pistes de quelques centièmes de mm engendre une grande variation de l’offset de mesure. L’optimisation de l’offset de mesure par un déplacement des pistes demande en conséquence une très bonne résolution lors de la simulation. Par ailleurs, leur implémentation demande une reprise complète de la configuration des bobinages y compris un déplacement des vias (trous de raccordement). Il existe aussi un risque que la configuration résultante d’une optimisation automatisée ne soit pas physiquement réalisable en respectant notamment les distances d’isolation. Enfin, l’optimisation ne peut pas être réalisée par des essais successifs simples sur une carte de circuit imprimé donnée.It is apparent from the prior art that various technical solutions aim to minimize the measurement offset by changing the geometric configurations of the windings. It should be noted that the measurement offset of a given winding configuration can be obtained by testing or by simulation. However, it turns out that geometric changes have several drawbacks. The first concerns their sensitivity because a displacement of the tracks by a few hundredths of a mm causes a large variation in the measurement offset. Optimizing the measurement offset by moving the tracks therefore requires very good resolution during the simulation. Furthermore, their implementation requires a complete resumption of the configuration of the windings including a displacement of the vias (connection holes). There is also a risk that the configuration resulting from an automated optimization is not physically achievable, in particular while respecting the insulation distances. Finally, optimization cannot be carried out by simple successive tests on a given printed circuit board.

La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l’art antérieur en proposant un nouveau capteur inductif pour déterminer la position linéaire ou angulaire d’un mobile, permettant de réduire l’offset de mesure indépendamment des changements de configuration des bobinages.The present invention therefore aims to remedy the drawbacks of the prior art by proposing a new inductive sensor for determining the linear or angular position of a moving part, making it possible to reduce the measurement offset independently of changes in the configuration of the windings.

Pour atteindre un tel objectif, le capteur inductif de position selon l’invention, pour déterminer la position d’un mobile le long d’une trajectoire linéaire ou rotative comporte :
- une cible mobile selon la trajectoire adaptée pour modifier un champ électromagnétique ;
- une plaque de circuit fixe s’étendant en relation de la trajectoire de la cible et présentant une zone de rebouclage pour le champ magnétique dans laquelle sont aménagés au moins un premier et un deuxième bobinages secondaires et un bobinage primaire entourant les deux bobinages secondaires , le premier bobinage secondaire étant adapté pour générer un premier signal lors de la détection d’une cible tandis que le deuxième bobinage secondaire est adapté pour générer un deuxième signal lors de la détection d’une cible, ce deuxième signal étant décalé par rapport au premier signal;
- un générateur de courant pour le bobinage primaire ou les bobinages secondaires pour créer entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires un couplage inductif modulé par la position de la cible ;
- un détecteur de la position linéaire ou angulaire de la cible à partir des signaux induits issus des bobinages secondaires ou du bobinage primaire ;
- et un système d’équilibrage du couplage entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires permettant de compenser un offset de mesure, ce système d’équilibrage du couplage comportant au moins une zone conductrice de compensation aménagée dans la zone de rebouclage.
To achieve such an objective, the inductive position sensor according to the invention, for determining the position of a moving object along a linear or rotating trajectory, comprises:
- a moving target along the trajectory adapted to modify an electromagnetic field;
- a fixed circuit plate extending in relation to the trajectory of the target and having a loopback zone for the magnetic field in which are arranged at least a first and a second secondary winding and a primary winding surrounding the two secondary windings, the first secondary winding being adapted to generate a first signal upon detection of a target while the second secondary winding is adapted to generate a second signal upon detection of a target, this second signal being offset relative to the first signal;
- a current generator for the primary winding or the secondary windings to create between the primary winding and the secondary windings an inductive coupling modulated by the position of the target;
- a detector of the linear or angular position of the target from the induced signals from the secondary windings or the primary winding;
- and a coupling balancing system between the primary winding and the secondary windings making it possible to compensate for a measurement offset, this coupling balancing system comprising at least one conductive compensation zone arranged in the loopback zone.

Selon une variante de mise en œuvre, la zone de rebouclage s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique et au moins une zone conductrice de compensation est aménagée dans cette bande périphérique.According to an implementation variant, the looping zone extends outside the primary winding along a peripheral strip and at least one conductive compensation zone is provided in this peripheral strip.

Typiquement, la zone de rebouclage s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique de largeur égale à ½ de la largeur du bobinage primaire.Typically, the loopback zone extends outside the primary winding in a peripheral band of width equal to ½ the width of the primary winding.

Selon un mode de réalisation, la zone de rebouclage s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique délimitée entre le bobinage primaire et un plan de masse.According to one embodiment, the looping zone extends outside the primary winding along a peripheral strip delimited between the primary winding and a ground plane.

Selon un autre mode de réalisation, la zone de rebouclage s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique délimitée entre le bobinage primaire et un plan de masse et au moins une zone conductrice de compensation est aménagée dans cette bande périphérique en étant reliée au plan de masse.According to another embodiment, the looping zone extends outside the primary winding along a peripheral strip delimited between the primary winding and a ground plane and at least one conductive compensation zone is arranged in this peripheral strip while being connected to the ground plane.

Selon une autre variante de mise en œuvre, la zone de rebouclage s’étend à l’intérieur du bobinage primaire par une zone interne et au moins une zone conductrice de compensation est aménagée dans cette zone interne.According to another implementation variant, the looping zone extends inside the primary winding by an internal zone and at least one conductive compensation zone is arranged in this internal zone.

Avantageusement, le premier bobinage secondaire et le deuxième bobinage secondaire comportent chacun des mailles orientées positivement et négativement en fonction du sens de circulation du courant circulant dans ces mailles et au moins une zone conductrice de compensation est positionnée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive ou négative d’au moins un bobinage secondaire.Advantageously, the first secondary winding and the second secondary winding each comprise meshes oriented positively and negatively depending on the direction of flow of the current flowing in these meshes and at least one conductive compensation zone is positioned to reduce the contribution to the signal of a positive or negative mesh of at least one secondary winding.

Selon un exemple de réalisation, le premier bobinage secondaire et le deuxième bobinage secondaire comportent des mailles orientées positivement et négativement en fonction du sens de circulation du courant circulant dans ces mailles et au moins une zone conductrice de compensation est positionnée pour réduire la contribution d’une part au premier signal d’une maille positive ou négative du premier bobinage secondaire et d’autre part, au deuxième signal d’une maille positive ou d’une maille négative du deuxième bobinage secondaire.According to an exemplary embodiment, the first secondary winding and the second secondary winding comprise meshes oriented positively and negatively depending on the direction of flow of the current flowing in these meshes and at least one conductive compensation zone is positioned to reduce the contribution on the one hand to the first signal of a positive or negative mesh of the first secondary winding and on the other hand, to the second signal of a positive mesh or a negative mesh of the second secondary winding.

Selon un autre exemple de réalisation, le capteur comporte plusieurs zones conductrices de compensation.According to another exemplary embodiment, the sensor comprises several conductive compensation zones.

Par exemple, le capteur comporte plusieurs zones conductrices de compensation aménagées de manière symétrique.For example, the sensor has several symmetrically arranged conductive compensation zones.

De manière avantageuse, les bobinages secondaires présentent des longueurs sensiblement identiques.Advantageously, the secondary windings have substantially identical lengths.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.Various other features emerge from the description given below with reference to the attached drawings which show, by way of non-limiting examples, embodiments of the subject of the invention.

La est une vue schématique d’un exemple de réalisation d’un capteur de position de l’art antérieur, de type rotatif. There is a schematic view of an exemplary embodiment of a position sensor of the prior art, of the rotary type.

La est un exemple d’un capteur de position de type rotatif et illustrant plus particulièrement les mailles orientées positivement d’un bobinage secondaire sinus, en fonction du sens de circulation du courant. There is an example of a rotary type position sensor and more particularly illustrating the positively oriented meshes of a sinusoidal secondary winding, depending on the direction of current flow.

La est un exemple d’un capteur de position de type rotatif et illustrant plus particulièrement les mailles orientées négativement d’un bobinage secondaire sinus, en fonction du sens de circulation du courant. There is an example of a rotary type position sensor and more particularly illustrating the negatively oriented meshes of a sinusoidal secondary winding, depending on the direction of current flow.

La est un exemple d’un capteur de position de type rotatif et illustrant plus particulièrement les mailles orientées positivement d’un bobinage secondaire cosinus, en fonction du sens de circulation du courant. There is an example of a rotary type position sensor and more particularly illustrating the positively oriented meshes of a cosine secondary winding, depending on the direction of current flow.

La est un exemple d’un capteur de position de type rotatif et illustrant plus particulièrement les mailles orientées négativement d’un bobinage secondaire cosinus, en fonction du sens de circulation du courant. There is an example of a rotary type position sensor and more particularly illustrating the negatively oriented meshes of a cosine secondary winding, depending on the direction of current flow.

La est une vue schématique d’un mode de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre une zone conductrice de compensation positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire sinus. There is a schematic view of an embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing a conductive compensation zone positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of a sinusoidal secondary winding.

La est vue en coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes A-A de la . There is seen in longitudinal section taken approximately along lines AA of the .

La est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre une zone conductrice de compensation positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire cosinus. There is a schematic view of another embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing a conductive compensation zone positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of a cosine secondary winding.

La est une vue schématique d’une variante de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre une zone conductrice de compensation positionnée à l’extérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire cosinus. There is a schematic view of an alternative embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing a conductive compensation zone positioned outside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of a cosine secondary winding.

La est une vue schématique d’une variante de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre une zone conductrice de compensation positionnée à l’extérieur du bobinage primaire en étant reliée au plan de masse, pour réduire la contribution au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire cosinus. There is a schematic view of an alternative embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing a conductive compensation zone positioned outside the primary winding while being connected to the ground plane, to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of a cosine secondary winding.

La est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre une zone conductrice de compensation positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire cosinus et au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire sinus. There is a schematic view of another embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing a conductive compensation zone positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of a cosine secondary winding and to the signal of a positive mesh of a sinus secondary winding.

La est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre une zone conductrice de compensation positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire sinus et au signal d’une maille négative d’un bobinage secondaire cosinus. There is a schematic view of another embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing a conductive compensation zone positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of a sinusoidal secondary winding and to the signal of a negative mesh of a cosine secondary winding.

La est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type rotatif mettant en œuvre quatre zones conductrices de compensation positionnées à l’intérieur du bobinage primaire de manière symétrique pour réduire les contributions au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire sinus et au signal d’une maille positive d’un bobinage secondaire cosinus. There is a schematic view of another embodiment of a position sensor according to the invention of the rotary type implementing four conductive compensation zones positioned inside the primary winding in a symmetrical manner to reduce the contributions to the signal of a positive mesh of a sinusoidal secondary winding and to the signal of a positive mesh of a cosine secondary winding.

La est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’un capteur de position conforme à l’invention de type linéaire mettant en œuvre quatre zones conductrices de compensation positionnées à l’intérieur du bobinage primaire mais à l’extérieur des bobinages secondaires. There is a schematic view of another embodiment of a position sensor according to the invention of the linear type implementing four conductive compensation zones positioned inside the primary winding but outside the secondary windings.

Tel que cela ressort plus précisément des figures, l’objet de l’invention concerne un capteur de position 1 pour un mobile au sens général non représenté et dont la position est à déterminer le long d’une trajectoire angulaire F selon les exemples illustrés aux figures 4 à 11 et d’une trajectoire linéaire F selon l’exemple illustré à la . De manière classique, un capteur de position 1 comporte une partie de stator 2 et une cible 3 montée mobile selon la trajectoire F. Ainsi, la cible 3 est entraînée par le mobile ou se trouve aménagée sur le mobile dont la position est à déterminer. La cible 3 est réalisée dans un matériau conducteur électrique tel que métallique, pour permettre la circulation de courants de Foucault.As is more precisely apparent from the figures, the subject of the invention relates to a position sensor 1 for a mobile in the general sense not shown and whose position is to be determined along an angular trajectory F according to the examples illustrated in FIGS. 4 to 11 and a linear trajectory F according to the example illustrated in . Conventionally, a position sensor 1 comprises a stator part 2 and a target 3 mounted to move along the trajectory F. Thus, the target 3 is driven by the moving part or is arranged on the moving part whose position is to be determined. The target 3 is made of an electrically conductive material such as metal, to allow the circulation of eddy currents.

En référence à la , la partie de stator 2 du capteur de position 1 du type rotatif est réalisée sur toute la circonférence correspondant à la course du mobile c’est-à-dire de la cible 3. La partie de stator 2 comporte une carte ou une plaque de circuit imprimé 5 qui est montée fixe par rapport à la cible 3. De manière connue, la plaque de circuit 5 comporte un bobinage primaire 7 entourant au moins un premier bobinage secondaire 8 et un deuxième bobinage secondaire 9, couplés magnétiquement au bobinage primaire 9. Pour le capteur de type rotatif, le bobinage primaire 7 présente un segment externe 7e de forme circulaire et un segment interne 7i de forme circulaire entre lesquels sont aménagés les bobinages secondaires 8, 9. Pour le capteur de type linéaire illustré à la , le bobinage primaire 7 présente deux segments principaux 7a s’étendant parallèlement entre eux et à la trajectoire F et deux segments d’extrémité 7b s’étendant parallèlement entre eux mais perpendiculairement par rapport à la trajectoire F.In reference to the , the stator part 2 of the position sensor 1 of the rotary type is produced over the entire circumference corresponding to the travel of the mobile, i.e. of the target 3. The stator part 2 comprises a printed circuit board or plate 5 which is fixedly mounted relative to the target 3. In a known manner, the circuit board 5 comprises a primary winding 7 surrounding at least a first secondary winding 8 and a second secondary winding 9, magnetically coupled to the primary winding 9. For the rotary type sensor, the primary winding 7 has an external segment 7e of circular shape and an internal segment 7i of circular shape between which the secondary windings 8, 9 are arranged. For the linear type sensor illustrated in FIG. , the primary winding 7 has two main segments 7a extending parallel to each other and to the trajectory F and two end segments 7b extending parallel to each other but perpendicular to the trajectory F.

Selon un exemple de réalisation, il est à noter qu’un plan de masse électrique M est aménagé sur une face de la plaque de circuit 5. Tel que cela ressort plus précisément des figures 4 à 12, ce plan de masse électrique M est réalisé sur la partie de la face située à l’extérieur du bobinage primaire 7 et à distance de ce bobinage primaire 7. Il est à noter qu’il peut être prévu que la plaque de circuit 5 ne comporte pas de plan de masse électrique M sur l’une de ses faces.According to an exemplary embodiment, it should be noted that an electrical ground plane M is provided on one face of the circuit board 5. As is more precisely shown in FIGS. 4 to 12, this electrical ground plane M is provided on the part of the face located outside the primary winding 7 and at a distance from this primary winding 7. It should be noted that it may be provided that the circuit board 5 does not have an electrical ground plane M on one of its faces.

Typiquement, un générateur de courant alternatif 11 est connecté au bobinage primaire 7 permettant de générer un champ magnétique lors de la circulation d’un courant dans ledit bobinage primaire. Le champ magnétique ainsi crée est perçu par les bobinages secondaires 8, 9 et induit une tension dans les dits bobinages secondaires. Par exemple, le générateur de courant 11 délivre un courant alternatif haute fréquence, permettant l’établissement des courants de Foucault dans la cible 3.Typically, an alternating current generator 11 is connected to the primary winding 7 to generate a magnetic field when a current flows in said primary winding. The magnetic field thus created is perceived by the secondary windings 8, 9 and induces a voltage in said secondary windings. For example, the current generator 11 delivers a high-frequency alternating current, allowing the establishment of eddy currents in the target 3.

Le couplage inductif entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9 est modulé par la position de la cible 3. La cible 3 modifie le couplage magnétique entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9. La illustre la zone de rebouclage R pour le champ magnétique entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9. Le rebouclage du champ magnétique se réalise à travers la plaque de circuit 5 dans un plan sensiblement perpendiculaire à cette plaque de circuit 5. Cette zone de rebouclage R s’étend ainsi à l’intérieur du bobinage primaire 7 mais également à l’extérieur du bobinage primaire 7 selon une bande périphérique B, contiguë à ce bobinage primaire 7.The inductive coupling between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9 is modulated by the position of the target 3. The target 3 modifies the magnetic coupling between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9. The illustrates the loopback zone R for the magnetic field between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9. The loopback of the magnetic field is carried out through the circuit plate 5 in a plane substantially perpendicular to this circuit plate 5. This loopback zone R thus extends inside the primary winding 7 but also outside the primary winding 7 along a peripheral strip B, contiguous to this primary winding 7.

Avantageusement, la zone de rebouclage R s’étend à l’extérieur du bobinage primaire 7 selon une bande périphérique B de largeur égale à ½ de la largeur l du bobinage primaire 7. Dans le cas d’un capteur rotatif, la largeur l du bobinage primaire 7 est la distance radiale prise entre le segment externe 7e et le segment interne 7i ( ) alors que dans le cas d’un capteur linéaire, la largeur l du bobinage primaire 7 est la distance prise entre les deux segments principaux 7a et perpendiculairement à la trajectoire F ( ).Advantageously, the looping zone R extends outside the primary winding 7 along a peripheral strip B of width equal to ½ of the width l of the primary winding 7. In the case of a rotary sensor, the width l of the primary winding 7 is the radial distance taken between the external segment 7e and the internal segment 7i ( ) whereas in the case of a linear sensor, the width l of the primary winding 7 is the distance taken between the two main segments 7a and perpendicular to the trajectory F ( ).

Selon une variante de réalisation pour laquelle le plan de masse M est présent, la zone de rebouclage R s’étend à l’extérieur du bobinage primaire 7 selon la bande périphérique B délimitée entre le bobinage primaire 7 et le plan de masse M. En d’autres termes, la zone de rebouclage R s’étend à l’extérieur du bobinage primaire 7 jusqu’au bord délimitant le plan de masse M.According to an alternative embodiment for which the ground plane M is present, the looping zone R extends outside the primary winding 7 along the peripheral strip B delimited between the primary winding 7 and the ground plane M. In other words, the looping zone R extends outside the primary winding 7 to the edge delimiting the ground plane M.

Ces bobinages secondaires 8, 9 sont reliés à un détecteur 13 qui en mesurant les tensions électriques induites aux bornes des bobinages secondaires 8, 9 permet de déduire la position précise de la cible 3. Par voie de conséquence, le détecteur 13 permet de déterminer la position du mobile.These secondary windings 8, 9 are connected to a detector 13 which, by measuring the electrical voltages induced at the terminals of the secondary windings 8, 9, makes it possible to deduce the precise position of the target 3. Consequently, the detector 13 makes it possible to determine the position of the mobile.

Selon cette configuration, le bobinage primaire 7 est désigné bobinage émetteur tandis que les bobinages secondaires 8, 9 sont désignés bobinages récepteurs. Il est à noter qu’il peut être envisagé un fonctionnement inverse pour lequel le générateur de courant 11 est relié aux bobinages secondaires 8, 9 qui sont émetteurs tandis que le bobinage primaire 7 est récepteur et auquel est connecté le détecteur 13 qui à partir de la phase du signal induit permet de déduire la position précise de la cible 3.According to this configuration, the primary winding 7 is designated as the transmitter winding while the secondary windings 8, 9 are designated as the receiver windings. It should be noted that a reverse operation can be envisaged for which the current generator 11 is connected to the secondary windings 8, 9 which are transmitters while the primary winding 7 is the receiver and to which the detector 13 is connected which, from the phase of the induced signal, makes it possible to deduce the precise position of the target 3.

Pour un souci de clarté des dessins, les entrées et les sorties des bobinages 7, 8, 9 ne sont pas représentées. De même, chaque bobinage est représenté par une piste aller et par une piste retour formant une boucle ou un enroulement. Bien entendu, chaque bobinage 7, 8, 9 peut comporter plusieurs pistes aller et plusieurs pistes retour. La piste aller et la piste retour de chaque bobinage possèdent des formes adaptées permettant de délimiter entre elles des mailles.For the sake of clarity of the drawings, the inputs and outputs of the windings 7, 8, 9 are not shown. Similarly, each winding is represented by a forward track and a return track forming a loop or a winding. Of course, each winding 7, 8, 9 may have several forward tracks and several return tracks. The forward track and the return track of each winding have suitable shapes making it possible to delimit meshes between them.

De manière connue, en présence de la cible 3 dans la fenêtre de mesure, les bobinages secondaires 8, 9 placés à proximité de ladite cible 3 voient une quantité de flux du champ magnétique plus faible que si la cible 3 était absente. Chaque bobinage secondaire 8, 9 est constitué de manière générale, de mailles d'orientations opposées de sorte que lorsque la cible 3 se déplace au-dessus de l'une puis de l'autre de ces mailles, le bobinage secondaire voit, par rapport à une valeur moyenne nulle, une augmentation relative puis une diminution relative de la quantité de flux du champ magnétique qui le traverse.In a known manner, in the presence of the target 3 in the measurement window, the secondary windings 8, 9 placed near said target 3 see a lower quantity of flux of the magnetic field than if the target 3 were absent. Each secondary winding 8, 9 is generally made up of meshes of opposite orientations so that when the target 3 moves above one then the other of these meshes, the secondary winding sees, compared to a zero average value, a relative increase then a relative decrease in the quantity of flux of the magnetic field passing through it.

Selon un exemple préféré connu de réalisation, le capteur inductif met en œuvre deux bobinages secondaires décalés de 90°. Selon cet exemple, on distingue, d'une part, un premier bobinage secondaire 8 possédant une forme d’une fonction sinus dit « sinus » 8 adapté pour délivrer un signal sinus lors d'un passage d'une cible 3 dans la fenêtre de mesure et un deuxième bobinage secondaire 9 possédant une forme d’une fonction cosinus dit « cosinus » 9 adapté pour délivrer un signal cosinus lors du passage d'une cible 3 dans la fenêtre de mesure. Les signaux sinus/cosinus qui sont transmis au détecteur 13 permettent de déterminer la position angulaire ou linéaire précise de la cible par le calcul de l'arc tangente. Ainsi, selon les exemples de réalisation illustrés sur les dessins, le capteur de position 1 comporte deux bobinages secondaires 8, 9 décalés de 90° (sinus et cosinus). Bien entendu, le capteur de position peut comporter un nombre plus importants de bobinages secondaires comme trois bobinages secondaires décalés deux à deux de 120°.According to a known preferred embodiment, the inductive sensor implements two secondary windings offset by 90°. According to this example, there is, on the one hand, a first secondary winding 8 having a form of a sine function called "sine" 8 adapted to deliver a sine signal when a target 3 passes through the measurement window and a second secondary winding 9 having a form of a cosine function called "cosine" 9 adapted to deliver a cosine signal when a target 3 passes through the measurement window. The sine/cosine signals which are transmitted to the detector 13 make it possible to determine the precise angular or linear position of the target by calculating the arc tangent. Thus, according to the embodiments illustrated in the drawings, the position sensor 1 comprises two secondary windings 8, 9 offset by 90° (sine and cosine). Of course, the position sensor can have a larger number of secondary windings, such as three secondary windings offset two by two by 120°.

De manière classique, le premier bobinage secondaire 8 qui possède la forme d’une fonction sinus, est constitué d’une piste aller 8a et d’une piste retour 8r délimitant entre elles des mailles orientées positivement Ms+ ( ) séparées deux à deux par des mailles orientées négativement Ms- ( ), en fonction du sens de circulation du courant dans ces mailles. Le deuxième bobinage secondaire 9 qui a la forme d’une fonction cosinus, est constitué d’une piste aller 9a et d’une piste retour 9r délimitant entre elles des mailles orientées positivement Mc+ ( ) séparées deux à deux par des mailles orientées négativement Mc- ( ), en fonction du sens de circulation du courant dans ces mailles.In a conventional manner, the first secondary winding 8 which has the shape of a sine function, is made up of a forward track 8a and a return track 8r delimiting between them positively oriented meshes Ms+ ( ) separated two by two by negatively oriented meshes Ms- ( ), depending on the direction of current flow in these meshes. The second secondary winding 9 which has the form of a cosine function, is made up of a forward track 9a and a return track 9r delimiting between them positively oriented meshes Mc+ ( ) separated two by two by negatively oriented meshes Mc- ( ), depending on the direction of current flow in these meshes.

Il est à noter que selon ce mode de réalisation, les bobinages secondaires 8, 9 ont les formes exactes respectivement des fonctions sinus et cosinus. Pour le capteur de type rotatif, les bobinages secondaires 8, 9 sont aménagés selon une direction circulaire pour une trajectoire angulaire ou plus précisément tournante de la cible.It should be noted that according to this embodiment, the secondary windings 8, 9 have the exact shapes of the sine and cosine functions respectively. For the rotary type sensor, the secondary windings 8, 9 are arranged in a circular direction for an angular or more precisely rotating trajectory of the target.

Selon l’exemple de réalisation de la illustrant un capteur linéaire, la piste aller 8a et la piste retour 8r du premier bobinage secondaire sinus 8 délimitent entre elles une première maille et une deuxième maille. La piste aller 9a et la piste retour 9r du bobinage secondaire cosinus 9 délimitent entre elles une première demi-maille, une maille centrale et une deuxième demi-maille. Les extrémités de la piste aller 8a et de la piste retour 8r du premier bobinage secondaire sinus 8 situées à proximité de chaque segment d’extrémité 7b du bobinage primaire sont positionnées au même endroit de sorte que la piste aller 8a et la piste retour 8r du premier bobinage secondaire sinus 8 présente une ligne moyenne Ls commune. Cette ligne moyenne Ls est parallèle à la trajectoire F. La piste aller 9a et la piste retour 9r du deuxième bobinage secondaire cosinus 9 sont reliées, au niveau de leurs extrémités, par une piste de liaison 9l s’étendant perpendiculairement à la trajectoire F.According to the example of realization of the illustrating a linear sensor, the forward track 8a and the return track 8r of the first secondary sine winding 8 delimit between them a first mesh and a second mesh. The forward track 9a and the return track 9r of the secondary cosine winding 9 delimit between them a first half-mesh, a central mesh and a second half-mesh. The ends of the forward track 8a and the return track 8r of the first secondary sine winding 8 located near each end segment 7b of the primary winding are positioned at the same location so that the forward track 8a and the return track 8r of the first secondary sine winding 8 have a common mean line Ls. This mean line Ls is parallel to the trajectory F. The forward track 9a and the return track 9r of the second secondary cosine winding 9 are connected, at their ends, by a connecting track 9l extending perpendicular to the trajectory F.

Avantageusement, les deux bobinages secondaires 8, 9 sont aménagés de manière que leurs deux extrémités se trouvent situées sur deux lignes perpendiculaires à la trajectoire F et séparées d’une distance C. Ainsi, les deux bobinages secondaires 8, 9 présentent une longueur sensiblement identique C, prise selon une direction parallèle à la trajectoire F et correspondant à la fenêtre de mesure du capteur de position 1. Il est à noter que les deux bobinages secondaires 8, 9 présentent également une longueur sensiblement identique C pour le cas d’un capteur rotatif.Advantageously, the two secondary windings 8, 9 are arranged so that their two ends are located on two lines perpendicular to the trajectory F and separated by a distance C. Thus, the two secondary windings 8, 9 have a substantially identical length C, taken in a direction parallel to the trajectory F and corresponding to the measurement window of the position sensor 1. It should be noted that the two secondary windings 8, 9 also have a substantially identical length C for the case of a rotary sensor.

Comme rappelé dans le préambule de la présente demande de brevet, le couplage entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9, en absence de la cible 3, est nul si la configuration ou le dessin des enroulements est optimal. Etant donné la difficulté pour réaliser une telle configuration, le couplage entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9, en absence de la cible 3, conduit à un offset de mesure.As recalled in the preamble of the present patent application, the coupling between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9, in the absence of the target 3, is zero if the configuration or design of the windings is optimal. Given the difficulty in achieving such a configuration, the coupling between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9, in the absence of the target 3, leads to a measurement offset.

Conformément à l’invention, le capteur inductif de position 1 comporte un système d’équilibrage du couplage entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9, adapté pour compenser l’offset de mesure. Conformément à l’invention, le système d’équilibrage du couplage comporte au moins une zone conductrice de compensation Z aménagée dans la zone de rebouclage R. En d’autres termes, le capteur inductif de position 1 comporte une ou plusieurs zones conductrices de compensation Z aménagées de manière à compenser l’offset de mesure.According to the invention, the inductive position sensor 1 comprises a system for balancing the coupling between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9, adapted to compensate for the measurement offset. According to the invention, the coupling balancing system comprises at least one conductive compensation zone Z arranged in the loopback zone R. In other words, the inductive position sensor 1 comprises one or more conductive compensation zones Z arranged so as to compensate for the measurement offset.

Chaque zone conductrice de compensation Z correspond à une surface d’un matériau conducteur électrique aménagée sur ou dans la plaque de circuit 5. Dans l’exemple de réalisation illustré à la , la zone conductrice de compensation Z est aménagée sur la face supérieure de la plaque de circuit 5, dans un même plan que celui dans lequel sont aménagés le bobinage primaire 7 et le plan de masse M. Bien entendu, la zone conductrice de compensation Z peut être aménagée sur une face différente ou au niveau d’une couche intermédiaire de la plaque de circuit 5.Each conductive compensation zone Z corresponds to a surface of an electrically conductive material arranged on or in the circuit board 5. In the exemplary embodiment illustrated in , the conductive compensation zone Z is arranged on the upper face of the circuit plate 5, in the same plane as that in which the primary winding 7 and the ground plane M are arranged. Of course, the conductive compensation zone Z can be arranged on a different face or at the level of an intermediate layer of the circuit plate 5.

La présence d’une ou de plusieurs zones conductrices de compensation Z dans la zone de rebouclage R a un impact sur l’offset de mesure car le couplage entre le bobinage primaire 7 et les bobinages secondaires 8, 9 est affaibli dans la zone à proximité de chacune de ces zones conductrices de compensation Z. La taille et la position de la ou des zones conductrices de compensation Z sont optimisées pour minimiser l’offset de mesure. Une telle optimisation peut être réalisée à l’aide de simulations numériques ou à l’aide d’essais de positionnement de zones conductrices de compensation avec des surfaces différentes ou non. La ou les zones conductrices de compensation Z sont aménagées dans la zone de rebouclage R sans être en contact avec le bobinage primaire et les bobinages secondaires. La ou les zones conductrices de compensation Z sont donc aménagées à proximité du bobinage primaire 7 et des bobinages secondaires 8, 9, en étant superposés ou non par rapport à ces bobinages. Dans l’exemple illustré à la , la zone conductrice de compensation Z est aménagée en étant superposée aux bobinages secondaires 8, 9.The presence of one or more conductive compensation zones Z in the loopback zone R has an impact on the measurement offset because the coupling between the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9 is weakened in the area near each of these conductive compensation zones Z. The size and position of the conductive compensation zone(s) Z are optimized to minimize the measurement offset. Such optimization can be carried out using numerical simulations or using positioning tests of conductive compensation zones with different or different surfaces. The conductive compensation zone(s) Z are arranged in the loopback zone R without being in contact with the primary winding and the secondary windings. The conductive compensation zone(s) Z are therefore arranged near the primary winding 7 and the secondary windings 8, 9, being superimposed or not with respect to these windings. In the example illustrated in , the conductive compensation zone Z is arranged by being superimposed on the secondary windings 8, 9.

Il doit donc être compris que la ou les zones conductrices de compensation Z sont aménagées à l’extérieur du bobinage primaire 7 et/ou à l’intérieur du bobinage primaire 7 puisque la zone de rebouclage R s’étend sur toute la zone située à l’intérieur du bobinage primaire 7 mais également sur toute la bande périphérique B bordant extérieurement le bobinage primaire 7. De même, au moins une zone conductrice de compensation Z est positionnée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive et/ou négative d’au moins un bobinage secondaire 8, 9.It must therefore be understood that the conductive compensation zone(s) Z are arranged outside the primary winding 7 and/or inside the primary winding 7 since the loopback zone R extends over the entire zone located inside the primary winding 7 but also over the entire peripheral strip B externally bordering the primary winding 7. Similarly, at least one conductive compensation zone Z is positioned to reduce the contribution to the signal of a positive and/or negative mesh of at least one secondary winding 8, 9.

Selon une variante de réalisation, au moins une zone conductrice de compensation Z est aménagée dans la bande périphérique B, comme cela est illustré par les figures 7 et 8. Dans l’exemple illustré à la , une zone conductrice de compensation Z est aménagée dans la bande périphérique B en étant en partie superposée au bobinage primaire 7. Dans l’exemple illustré à la , une zone conductrice de compensation Z est aménagée dans la bande périphérique B en étant reliée au plan de masse M. En d’autres, le plan de masse M s’étend localement dans la bande périphérique B en direction du bobinage primaire 7, pour former une zone conductrice de compensation Z. Il est à noter que dans les exemples illustrés aux figures 7 et 8, la zone conductrice de compensation Z est aménagée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive du bobinage secondaire cosinus 9 puisqu’elle se trouve aménagée à proximité d’une maille positive du bobinage secondaire cosinus 9. Bien entendu, la zone conductrice de compensation Z peut être aménagée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive du bobinage secondaire sinus et/ou d’une maille négative du bobinage secondaire sinus et/ou cosinus.According to an alternative embodiment, at least one conductive compensation zone Z is provided in the peripheral strip B, as illustrated in FIGS. 7 and 8. In the example illustrated in , a conductive compensation zone Z is provided in the peripheral strip B, being partly superimposed on the primary winding 7. In the example illustrated in , a conductive compensation zone Z is arranged in the peripheral strip B by being connected to the ground plane M. In other words, the ground plane M extends locally in the peripheral strip B in the direction of the primary winding 7, to form a conductive compensation zone Z. It should be noted that in the examples illustrated in FIGS. 7 and 8, the conductive compensation zone Z is arranged to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of the cosine secondary winding 9 since it is arranged near a positive mesh of the cosine secondary winding 9. Of course, the conductive compensation zone Z can be arranged to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of the sinus secondary winding and/or of a negative mesh of the sinus and/or cosine secondary winding.

Selon une autre variante de réalisation, au moins une zone conductrice de compensation Z est aménagée dans la partie de la zone de rebouclage R située à l’intérieur du bobinage primaire 7. A l’intérieur de cette zone interne du bobinage primaire, tous les positionnements de la ou des zones conductrices de compensation Z par rapport aux mailles des bobinages secondaires 8, 9 sont possibles en vue de compenser l’offset de mesure.According to another variant embodiment, at least one conductive compensation zone Z is arranged in the part of the loopback zone R located inside the primary winding 7. Inside this internal zone of the primary winding, all the positions of the conductive compensation zone(s) Z relative to the meshes of the secondary windings 8, 9 are possible in order to compensate for the measurement offset.

Ainsi, au moins une zone conductrice de compensation Z peut être positionnée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive ou négative du premier bobinage secondaire 8. De même, au moins une zone conductrice de compensation Z peut être positionnée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive ou négative du deuxième bobinage secondaire 9. Selon une autre variante de réalisation, au moins une zone conductrice de compensation Z est positionnée pour réduire la contribution d’une part au premier signal d’une maille positive ou négative du premier bobinage secondaire 8 et d’autre part, au deuxième signal d’une maille positive ou d’une maille négative du deuxième bobinage secondaire 9.Thus, at least one conductive compensation zone Z can be positioned to reduce the contribution to the signal of a positive or negative mesh of the first secondary winding 8. Similarly, at least one conductive compensation zone Z can be positioned to reduce the contribution to the signal of a positive or negative mesh of the second secondary winding 9. According to another variant embodiment, at least one conductive compensation zone Z is positioned to reduce the contribution on the one hand to the first signal of a positive or negative mesh of the first secondary winding 8 and on the other hand, to the second signal of a positive mesh or a negative mesh of the second secondary winding 9.

Selon l’exemple de réalisation illustré à la , une zone conductrice de compensation Z est positionnée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive Ms+ du bobinage secondaire sinus. Cette zone conductrice de compensation Z est positionnée dans une maille positive Ms+ du bobinage secondaire sinus, à proximité de la partie de la piste aller 8a située la proche du segment externe 7e du bobinage primaire 7.According to the example of realization illustrated in the , a conductive compensation zone Z is positioned to reduce the contribution to the signal of a positive mesh Ms+ of the sinusoidal secondary winding. This conductive compensation zone Z is positioned in a positive mesh Ms+ of the sinusoidal secondary winding, near the part of the outward track 8a located closest to the external segment 7e of the primary winding 7.

Dans l’exemple de réalisation illustré à la , une zone conductrice de compensation Z est positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive Ms+ d’un bobinage secondaire cosinus. Cette zone conductrice de compensation Z est positionnée dans une maille positive Ms+ du bobinage secondaire cosinus 9a, à proximité de la partie de la piste aller 9a située la proche du segment externe 7e du bobinage primaire 7.In the example embodiment illustrated in the , a conductive compensation zone Z is positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh Ms+ of a cosine secondary winding. This conductive compensation zone Z is positioned in a positive mesh Ms+ of the cosine secondary winding 9a, near the part of the outward track 9a located closest to the external segment 7e of the primary winding 7.

Selon l’exemple de réalisation illustré à la , une zone conductrice de compensation Z est positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive Mc+ du bobinage secondaire cosinus 9 et au signal d’une maille positive Ms+ du bobinage secondaire sinus 8. Cette zone conductrice de compensation Z est positionnée dans la zone commune de la maille positive Mc+ du bobinage secondaire cosinus 9 et de la maille positive Ms+ du bobinage secondaire sinus 8.According to the example of realization illustrated in the , a conductive compensation zone Z is positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh Mc+ of the cosine 9 secondary winding and to the signal of a positive mesh Ms+ of the sine 8 secondary winding. This conductive compensation zone Z is positioned in the common zone of the positive mesh Mc+ of the cosine 9 secondary winding and the positive mesh Ms+ of the sine 8 secondary winding.

Selon l’exemple de réalisation illustré à la , une zone conductrice de compensation Z est positionnée à l’intérieur du bobinage primaire pour réduire la contribution au signal d’une maille positive du bobinage secondaire sinus 8 et au signal d’une maille négative du bobinage secondaire cosinus 9. Cette zone conductrice de compensation Z est positionnée dans la zone commune d’une maille positive du bobinage secondaire sinus 8 et d’une maille négative du bobinage secondaire cosinus 9.According to the example of realization illustrated in the , a Z compensation conductive zone is positioned inside the primary winding to reduce the contribution to the signal of a positive mesh of the secondary winding sine 8 and to the signal of a negative mesh of the secondary winding cosine 9. This Z compensation conductive zone is positioned in the common zone of a positive mesh of the secondary winding sine 8 and of a negative mesh of the secondary winding cosine 9.

Dans les exemples qui précédent, une seule zone conductrice de compensation Z est aménagée. Bien entendu, plusieurs zones conductrices de compensation peuvent être réalisées. La illustre un mode de réalisation mettant en œuvre quatre zones conductrices de compensation Z positionnées à l’intérieur du bobinage primaire de manière symétrique pour réduire les contributions au signal d’une maille positive du bobinage secondaire sinus et au signal d’une maille positive du bobinage secondaire cosinus. Ces zones conductrices de compensation Z présentent un décalage de 90° en étant positionnée dans la zone commune de la maille positive Mc+ du bobinage secondaire cosinus 9 et de la maille positive Ms+ du bobinage secondaire sinus 8.In the preceding examples, only one conductive compensation zone Z is provided. Of course, several conductive compensation zones can be provided. The illustrates an embodiment implementing four Z-compensation conductive zones positioned inside the primary winding in a symmetrical manner to reduce the contributions to the signal of a positive mesh of the sine secondary winding and to the signal of a positive mesh of the cosine secondary winding. These Z-compensation conductive zones have a 90° offset by being positioned in the common area of the positive mesh Mc+ of the cosine secondary winding 9 and the positive mesh Ms+ of the sine secondary winding 8.

La illustre une autre variante de réalisation mettant en œuvre plusieurs zones conductrices de compensation Z pour un capteur de position de type linéaire. Selon cet exemple, quatre zones conductrices de compensation Z sont positionnées à l’intérieur du bobinage primaire 7 mais à l’extérieur des bobinages secondaires 8, 9. Plus précisément, deux zones conductrices de compensation Z sont aménagées à proximité de chaque piste de liaison 9l, entre cette piste de liaison 9l et le segment d’extrémité 7b voisin du bobinage primaire 7.There illustrates another embodiment variant implementing several Z-compensation conductive zones for a linear-type position sensor. According to this example, four Z-compensation conductive zones are positioned inside the primary winding 7 but outside the secondary windings 8, 9. More precisely, two Z-compensation conductive zones are arranged near each connecting track 9l, between this connecting track 9l and the end segment 7b adjacent to the primary winding 7.

L’objet de l’invention permet de minimiser l’offset de mesure par une optimisation de la taille et de la position de la ou des zones conductrices de compensation Z. Une telle optimisation réalisée par simulation numérique ou par des essais est simple et rapide. Typiquement, cette optimisation qui se caractérise par la mise en place d’une ou de plusieurs zones conductrices de compensation Z conduit à une réduction de l’offset de mesure d’au moins 50% par rapport à un capteur ne comportant pas de telles zones conductrices de compensation Z.The subject of the invention makes it possible to minimize the measurement offset by optimizing the size and position of the Z compensation conductive zone(s). Such optimization carried out by numerical simulation or by tests is simple and rapid. Typically, this optimization, which is characterized by the implementation of one or more Z compensation conductive zones, leads to a reduction in the measurement offset of at least 50% compared to a sensor not comprising such Z compensation conductive zones.

Claims (11)

Capteur inductif de position pour déterminer la position d’un mobile le long d’une trajectoire linéaire ou rotative (F), comportant :
- une cible (3) mobile selon la trajectoire adaptée pour modifier un champ électromagnétique ;
- une plaque de circuit fixe (5) s’étendant en relation de la trajectoire de la cible et présentant une zone de rebouclage (R) pour le champ magnétique dans laquelle sont aménagés au moins un premier et un deuxième bobinages secondaires (8, 9) et un bobinage primaire (7) entourant les deux bobinages secondaires (8, 9), le premier bobinage secondaire (8) étant adapté pour générer un premier signal lors de la détection d’une cible tandis que le deuxième bobinage secondaire est adapté pour générer un deuxième signal lors de la détection d’une cible, ce deuxième signal étant décalé par rapport au premier signal;
- un générateur de courant (11) pour le bobinage primaire ou les bobinages secondaires pour créer entre le bobinage primaire (7) et les bobinages secondaires (8, 9) un couplage inductif modulé par la position de la cible ;
- un détecteur (13) de la position linéaire ou angulaire de la cible à partir des signaux induits issus des bobinages secondaires ou du bobinage primaire ;
- et un système d’équilibrage du couplage entre le bobinage primaire (7) et les bobinages secondaires (8, 9) permettant de compenser un offset de mesure, le système d’équilibrage du couplage comportant au moins une zone conductrice de compensation (Z) aménagée dans la zone de rebouclage (R).
Inductive position sensor for determining the position of a moving object along a linear or rotating trajectory (F), comprising:
- a target (3) moving along the trajectory adapted to modify an electromagnetic field;
- a fixed circuit plate (5) extending in relation to the trajectory of the target and having a loopback zone (R) for the magnetic field in which are arranged at least a first and a second secondary winding (8, 9) and a primary winding (7) surrounding the two secondary windings (8, 9), the first secondary winding (8) being adapted to generate a first signal upon detection of a target while the second secondary winding is adapted to generate a second signal upon detection of a target, this second signal being offset relative to the first signal;
- a current generator (11) for the primary winding or the secondary windings to create between the primary winding (7) and the secondary windings (8, 9) an inductive coupling modulated by the position of the target;
- a detector (13) of the linear or angular position of the target from the induced signals from the secondary windings or the primary winding;
- and a coupling balancing system between the primary winding (7) and the secondary windings (8, 9) making it possible to compensate for a measurement offset, the coupling balancing system comprising at least one conductive compensation zone (Z) arranged in the loopback zone (R).
Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de rebouclage (R) s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique (B) et en ce qu’au moins une zone conductrice de compensation (Z) est aménagée dans cette bande périphérique.Sensor according to claim 1, characterized in that the looping zone (R) extends outside the primary winding along a peripheral strip (B) and in that at least one conductive compensation zone (Z) is provided in this peripheral strip. Capteur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone de rebouclage (R) s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique (B) de largeur égale à ½ de la largeur du bobinage primaire.Sensor according to claims 1 or 2, characterized in that the looping zone (R) extends outside the primary winding along a peripheral strip (B) of width equal to ½ the width of the primary winding. Capteur selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone de rebouclage (R) s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique (B) délimitée entre le bobinage primaire et un plan de masse (M).Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the looping zone (R) extends outside the primary winding along a peripheral strip (B) delimited between the primary winding and a ground plane (M). Capteur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone de rebouclage (R) s’étend à l’extérieur du bobinage primaire selon une bande périphérique (B) délimitée entre le bobinage primaire et un plan de masse (M) et en ce qu’au moins une zone conductrice de compensation (Z) est aménagée dans cette bande périphérique (B) en étant reliée au plan de masse (M).Sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the looping zone (R) extends outside the primary winding along a peripheral strip (B) delimited between the primary winding and a ground plane (M) and in that at least one conductive compensation zone (Z) is arranged in this peripheral strip (B) while being connected to the ground plane (M). Capteur selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone de rebouclage (R) s’étend à l’intérieur du bobinage primaire par une zone interne et en ce qu’au moins une zone conductrice de compensation (Z) est aménagée dans cette zone interne.Sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the loopback zone (R) extends inside the primary winding by an internal zone and in that at least one conductive compensation zone (Z) is arranged in this internal zone. Capteur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier bobinage secondaire (8) et le deuxième bobinage secondaire (9) comportent chacun des mailles orientées positivement et négativement en fonction du sens de circulation du courant circulant dans ces mailles et en ce qu’au moins une zone conductrice de compensation (Z) est positionnée pour réduire la contribution au signal d’une maille positive ou négative d’au moins un bobinage secondaire.Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first secondary winding (8) and the second secondary winding (9) each comprise meshes oriented positively and negatively depending on the direction of flow of the current flowing in these meshes and in that at least one conductive compensation zone (Z) is positioned to reduce the contribution to the signal of a positive or negative mesh of at least one secondary winding. Capteur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier bobinage secondaire (8) et le deuxième bobinage secondaire (9) comportent des mailles orientées positivement et négativement en fonction du sens de circulation du courant circulant dans ces mailles et en ce qu’au moins une zone conductrice de compensation (Z) est positionnée pour réduire la contribution d’une part au premier signal d’une maille positive ou négative du premier bobinage secondaire (8) et d’autre part, au deuxième signal d’une maille positive ou d’une maille négative du deuxième bobinage secondaire (9).Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first secondary winding (8) and the second secondary winding (9) comprise meshes oriented positively and negatively depending on the direction of flow of the current flowing in these meshes and in that at least one conductive compensation zone (Z) is positioned to reduce the contribution on the one hand to the first signal of a positive or negative mesh of the first secondary winding (8) and on the other hand, to the second signal of a positive mesh or a negative mesh of the second secondary winding (9). Capteur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs zones conductrices de compensation (Z).Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises several conductive compensation zones (Z). Capteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs zones conductrices de compensation (Z) aménagées de manière symétrique.Sensor according to the preceding claim, characterized in that it comprises several conductive compensation zones (Z) arranged symmetrically. Capteur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bobinages secondaires (8, 9) présentent des longueurs (L) sensiblement identiques.Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary windings (8, 9) have substantially identical lengths (L).
FR2305315A 2023-05-29 2023-05-29 Offset compensated inductive position sensor Pending FR3149377A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2305315A FR3149377A1 (en) 2023-05-29 2023-05-29 Offset compensated inductive position sensor
PCT/FR2024/050683 WO2024246464A1 (en) 2023-05-29 2024-05-28 Inductive position sensor with offset compensation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2305315 2023-05-29
FR2305315A FR3149377A1 (en) 2023-05-29 2023-05-29 Offset compensated inductive position sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3149377A1 true FR3149377A1 (en) 2024-12-06

Family

ID=87801525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2305315A Pending FR3149377A1 (en) 2023-05-29 2023-05-29 Offset compensated inductive position sensor

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3149377A1 (en)
WO (1) WO2024246464A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2167563A (en) 1984-10-19 1986-05-29 Kollmorgen Tech Corp Position and speed sensors
US5886519A (en) 1997-01-29 1999-03-23 Mitutoyo Corporation Multi-scale induced current absolute position transducer
US6483295B2 (en) 2000-05-25 2002-11-19 Hella Kg Hueck & Co. Inductive linear position sensor including exciting and receiving coils and a movable induction coupling element
FR3023611A1 (en) 2014-07-08 2016-01-15 Continental Automotive France ASSEMBLY COMPRISING A MOTOR VEHICLE ENGINE COMPRISING TARGETS AND AN ANGULAR POSITION SENSOR
FR3085749A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-13 Electricfil Automotive OFFSET OFFSET INDUCTIVE POSITION SENSOR
US20210117020A1 (en) * 2018-11-01 2021-04-22 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position and including coil misalignment compensation
US20230043918A1 (en) * 2020-03-13 2023-02-09 Robert Bosch Gmbh Inductive rotor position sensor device, drive device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2167563A (en) 1984-10-19 1986-05-29 Kollmorgen Tech Corp Position and speed sensors
US5886519A (en) 1997-01-29 1999-03-23 Mitutoyo Corporation Multi-scale induced current absolute position transducer
US6483295B2 (en) 2000-05-25 2002-11-19 Hella Kg Hueck & Co. Inductive linear position sensor including exciting and receiving coils and a movable induction coupling element
FR3023611A1 (en) 2014-07-08 2016-01-15 Continental Automotive France ASSEMBLY COMPRISING A MOTOR VEHICLE ENGINE COMPRISING TARGETS AND AN ANGULAR POSITION SENSOR
FR3085749A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-13 Electricfil Automotive OFFSET OFFSET INDUCTIVE POSITION SENSOR
US20210117020A1 (en) * 2018-11-01 2021-04-22 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position and including coil misalignment compensation
US20230043918A1 (en) * 2020-03-13 2023-02-09 Robert Bosch Gmbh Inductive rotor position sensor device, drive device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024246464A1 (en) 2024-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3850309B1 (en) Inductive position sensor with offset compensation
EP0871014B1 (en) Magnetic encoder with an index pulse
EP1269133B1 (en) Position sensor, designed in particular for detecting a steering column torsion
WO2019048780A1 (en) Method for defining a measurement range of an inductive position sensor
EP2488830B1 (en) Magnetic sensor for determining the position and orientation of a target
FR2549955A1 (en) ANGULAR DISPLACEMENT SENSOR, IN PARTICULAR FOR THE DETECTION OF TORQUE IN THE ASSISTED DIRECTIONS
FR3002034A1 (en) INDUCTIVE POSITION SENSOR
FR2847341A1 (en) MAGNETIC RING TORQUE SENSOR
EP0453824A1 (en) Sensor for measuring the relative transversial displacement of an elongated conducting piece
EP1852707B1 (en) Fluxgate-type micromagnetometer with improved field coil
FR3019892A1 (en) MEASURING DEVICE FOR NON-CONTACT ENTRY OF A ROTATION ANGLE
FR3023611A1 (en) ASSEMBLY COMPRISING A MOTOR VEHICLE ENGINE COMPRISING TARGETS AND AN ANGULAR POSITION SENSOR
FR2743890A1 (en) EDGE CURRENT SENSOR AND TUBE CONTROL TOOLS COMPRISING AT LEAST ONE SUCH SENSOR
FR3149377A1 (en) Offset compensated inductive position sensor
EP3111173A1 (en) Magnetic sensor for determining the relative position between a magnetized target and a measurement system
WO2019002779A1 (en) Inductive position sensor with secondary turns extending through a printed circuit board
FR2873806A1 (en) POSITION SENSOR WITH IRREGULAR POLE STATURE
FR2776064A1 (en) Measuring angular position using magnetic sensor, useful for determining angular position and speed of shafts on rotating machinery
FR2853409A1 (en) NON-CONTACT MAGNETIC SENSOR FOR DETERMINING THE LINEAR POSITION OF A MOBILE
WO2020193344A1 (en) Reduced-width inductive position sensor
WO2022248221A1 (en) Symmetrical inductive position sensor
FR2932731A1 (en) METHOD AND SYSTEM AND VEHICLE FOR DETERMINING THE WEAR OF A CATENARY WIRE
FR3027103A1 (en) ANGULAR POSITION SENSOR ASSEMBLY FOR HYBRID MOTOR VEHICLE WITH COMMON SHAFT
EP1676098B1 (en) Device for correction of the interference errors
FR3079927A1 (en) MAGNETIC POSITION SENSOR.

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20241206

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3