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FR3128014A1 - Dispositif de mesure d’une position linéaire. - Google Patents

Dispositif de mesure d’une position linéaire. Download PDF

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FR3128014A1 FR2110649A FR2110649A FR3128014A1 FR 3128014 A1 FR3128014 A1 FR 3128014A1 FR 2110649 A FR2110649 A FR 2110649A FR 2110649 A FR2110649 A FR 2110649A FR 3128014 A1 FR3128014 A1 FR 3128014A1
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Abstract

Dispositif de mesure (10) comportant un circuit magnétique comprenant un premier élément d’armature (11) et un deuxième élément d’armature (12), positionnés de part et d’autre d’un axe X et fabriqués avec au moins un matériau ferromagnétique ; un aimant (13) situé entre lesdits éléments d’armature de sorte qu’un premier pôle (13a) de l’aimant est positionné du côté du premier élément d’armature (11), et qu’un deuxième pôle (13b) de l’aimant est positionné du côté du deuxième élément d’armature (12) ; une tige (14) agencée pour être solidaire d’une cible et insérée entre lesdits éléments d’armature pour coulisser selon l’axe X, la tige présentant une section variable selon sa longueur, de sorte qu’un flux magnétique dans le circuit magnétique dépend d’une position linéaire de la tige selon l’axe X ; au moins un capteur (15) agencé pour mesurer le flux magnétique, et donc la position linéaire de la tige (14), et donc de la position linéaire de la cible. FIGURE DE L’ABREGE: Fig. 2

Description

Dispositif de mesure d’une position linéaire.
L’invention concerne le domaine des dispositifs de mesure d’une position linéaire d’une cible. Un tel dispositif peut être mis en œuvre pour mesurer l’usure des disques de friction d’un frein d’aéronef.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTION
Le frein d’une roue d’un aéronef comporte généralement une pile de disques de friction, une plaque de poussée, et des actionneurs pilotables pour exercer sélectivement un effort de freinage sur la plaque de poussée et donc sur la pile de disques. Un tel frein comprend classiquement un témoin d’usure formé d’une tige solidaire de la plaque de poussée et dont la position linéaire est représentative de l’usure de la pile de disques. En maintenance, un opérateur vérifie alors la position de la tige pour déterminer l’état d’usure des disques.
On envisage de surveiller automatiquement l’usure de la pile de disques d’un frein en mesurant, à l’aide d’un capteur, la position linéaire de la tige.
On connait un dispositif de mesure de la position linéaire d’une cible, qui comporte un circuit magnétique et une cellule à effet Hall, et qui fournit un signal de sortie directement proportionnel à la distance qui sépare ledit dispositif de mesure de la cible. Dans ce dispositif de mesure, la condition de linéarité du signal de sortie n’est satisfaite que lorsque la distance à mesurer est suffisamment faible, c’est-à-dire de l’ordre de quelques millimètres. Le dispositif de mesure n’est donc ici utilisable que pour mesurer des déplacements de la cible de quelques millimètres. En outre, le signal de sortie du dispositif de mesure varie entre deux valeurs strictement positives. Ainsi, si ledit signal doit être converti du domaine analogique vers le domaine numérique (par exemple pour des besoins de traitement), il ne sera pas possible d’exploiter la pleine échelle d’un convertisseur analogique-numérique. Cela a pour conséquence de limiter la précision de la mesure.
On connait également un dispositif de mesure d’une position linéaire, qui comporte un circuit magnétique et au moins un capteur magnétique. Le dispositif de mesure fournit un signal de sortie représentatif d’un mouvement d’une cible positionnée dans le circuit magnétique. Avec cette solution, le signal de sortie du dispositif de mesure varie entre une valeur nulle et une valeur maximale, si bien qu’il est possible d’exploiter la pleine échelle d’un convertisseur analogique-numérique. Cependant, sachant qu’il est nécessaire que ladite cible soit positionnée dans le circuit magnétique, ledit circuit magnétique doit avoir quasiment les mêmes dimensions que la cible. Dans certaines applications, notamment la mesure d’usure des disques de friction d’un frein d’aéronef, cela implique nécessairement que le dispositif de mesure soit particulièrement encombrant.
On connait également un dispositif de mesure de la position d’une cible, spécifiquement appliqué à un frein d’une roue d’aéronef. Le dispositif comporte un émetteur de champ magnétique et un détecteur de champ magnétique. L’émetteur est agencé pour qu’une orientation du champ magnétique évolue en fonction d’un déplacement de la cible. Le détecteur de champ magnétique fournit un signal de sortie représentatif de l’orientation du champ magnétique, ce qui permet donc de mesurer un déplacement de la cible. L’inconvénient majeur de cette solution est que le dispositif de mesure mobilise de multiples pièces distinctes et qu’il présente ainsi un coût de production élevé.
OBJET DE L’INVENTION
Un but de l’invention est de proposer un dispositif de mesure d’une position linéaire d’une cible, qui soit précis sur une large étendue de mesure et qui soit peu encombrant et peu coûteux.
En vue de la réalisation de cet objet, on propose un dispositif de mesure d’une position linéaire d’une cible, comportant :
  • un circuit magnétique comprenant un premier élément d’armature et un deuxième élément d’armature, positionnés de part et d’autre d’un axe X et fabriqués avec au moins un matériau ferromagnétique ;
  • un aimant situé entre le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature de sorte qu’un premier pôle de l’aimant est positionné du côté du premier élément d’armature, et qu’un deuxième pôle de l’aimant est positionné du côté du deuxième élément d’armature ;
  • une tige agencée pour être solidaire de la cible et insérée entre le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature pour coulisser selon l’axe X, la tige présentant une section variable selon sa longueur, de sorte qu’un flux magnétique dans le circuit magnétique dépend d’une position linéaire de la tige selon l’axe X;
  • au moins un capteur agencé pour mesurer au moins un paramètre représentatif du flux magnétique, et donc de la position linéaire de la tige, et donc de la position linéaire de la cible.
Le dispositif de mesure selon l’invention est particulièrement avantageux car il comporte au moins un capteur fournissant un signal de sortie variant en fonction de la position linéaire de la tige, solidaire en translation de la cible. La tige peut donc être adaptée, selon la longueur de sa portion utile pour la mesure, pour effectuer un déplacement linéaire important. Par exemple, dans le cas de la mesure d’usure de la pile de disques d’un frein d’aéronef, un déplacement linéaire important est un déplacement supérieur à 50mm. Ainsi, le dispositif de mesure selon l’invention est capable de fournir une mesure précise même lorsque la cible effectue un déplacement linéaire important.
En outre, le dispositif de mesure selon l’invention comporte peu d’éléments et est donc très simple, peu encombrant et peu coûteux.
Dans un mode de réalisation la tige comporte une portion de forme tronconique.
Dans un mode de réalisation, le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature comprenne chacun une première portion et une deuxième portion successivement définies selon un axe Y perpendiculaire à l’axe X, l’aimant étant positionné entre la première portion du premier élément d’armature et la première portion du deuxième élément d’armature, et l’axe X entre la deuxième portion du premier élément d’armature et la deuxième portion du deuxième élément d’armature.
Dans un mode de réalisation, la deuxième portion du premier élément d’armature et la deuxième portion du deuxième élément d’armature ont chacune une forme plane.
Dans un mode de réalisation, la deuxième portion du premier élément d’armature et la deuxième portion du deuxième élément d’armature ont chacune une forme semi-cylindrique d’axe X.
Dans un mode de réalisation, la première portion du premier élément d’armature et la première portion du deuxième élément d’armature ont chacune une forme plane.
Dans un mode de réalisation, le premier pôle de l’aimant est en contact avec la première portion du premier élément d’armature, et le deuxième pôle de l’aimant est en contact avec la première portion du deuxième élément d’armature.
Dans un mode de réalisation, le matériau ferromagnétique est un alliage de fer et de nickel.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de mesure comporte au moins un capteur qui est un capteur magnétique.
Dans un mode de réalisation, le capteur magnétique est un capteur à effet Hall analogique agencé pour mesurer le flux magnétique.
Dans un mode de réalisation, le capteur magnétique est un capteur à effet Hall numérique agencé pour mesurer le flux magnétique.
Dans un mode de réalisation, le capteur magnétique est positionné entre le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature, à proximité de l’aimant.
Dans un mode de réalisation, l’aimant est positionné entre la tige et le capteur.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de mesure comporte au moins un capteur à effet Hall analogique qui est connecté à un circuit électronique analogique comportant un amplificateur opérationnel connecté en soustracteur, ledit circuit électronique analogique étant agencé pour soustraire, à un signal électrique de mesure fourni par le au moins un capteur, une tension de décalage afin d’exploiter une pleine échelle d’un convertisseur analogique-numérique.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de mesure comporte au moins un capteur qui comporte une première jauge de déformation montée sur le premier élément d’armature et une deuxième jauge de déformation montée sur le deuxième élément d’armature, chaque jauge de déformation étant agencée pour mesurer une déformation de l’élément d’armature sur lequel elle est montée.
L’invention concerne également un frein d’une roue d’aéronef comprenant une pile de disques, une plaque de poussée montée sur la pile de disques de friction, des actionneurs agencés pour appliquer un effort de freinage sur la plaque de poussée et donc sur la pile de disques de friction, et un dispositif de mesure tel que précédemment décrit, la cible étant une face externe de la plaque de poussée.
L’invention concerne également un aéronef comprenant une roue et un frein tel que précédemment décrit, ledit frein étant agencé pour freiner ladite roue.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l’invention.
La description de l’invention fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
la représente une vue en relief d’un frein d’une roue d’aéronef, équipé d’un dispositif de mesure selon l’invention ;
la représente une vue en coupe, selon un plan perpendiculaire au déplacement linéaire de la tige, d’un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation particulier de l’invention ;
la représente une vue en coupe longitudinale de la tige du dispositif de mesure illustré à la ;
la est une figure similaire à la , suite à un déplacement linéaire de la tige ;
la représente un circuit électronique analogique connecté au capteur magnétique du dispositif de mesure illustré à la ;
la illustre le conditionnement réalisé par le circuit électronique analogique illustré à la ;
la représente des vues en coupe, selon un plan perpendiculaire au déplacement linéaire de la tige, d’un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation particulier de l’invention.
la représente une vue en perspective d’un dispositif de mesure selon un troisième mode de réalisation particulier de l’invention, ainsi que des résultats de simulation du champ magnétique.
la représente une vue en coupe, selon un plan perpendiculaire au déplacement linéaire de la tige, d’un dispositif de mesure selon un quatrième mode de réalisation particulier de l’invention.

Claims (17)

  1. Dispositif de mesure (10 ; 110 ; 210 ; 310) d’une position linéaire d’une cible, comportant :
    • un circuit magnétique comprenant un premier élément d’armature (11 ; 111 ; 211 ; 311) et un deuxième élément d’armature (12 ; 112 ; 212 ; 312), positionnés de part et d’autre d’un axe X et fabriqués avec au moins un matériau ferromagnétique ;
    • un aimant (13 ; 113 ; 213 ; 313) situé entre le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature de sorte qu’un premier pôle (13a ; 113a ; 213a ; 313a) de l’aimant est positionné du côté du premier élément d’armature (11 ; 111 ; 211 ; 311), et qu’un deuxième pôle (13b ; 113b ; 213b ; 313b) de l’aimant est positionné du côté du deuxième élément d’armature (12 ; 112 ; 212 ; 312) ;
    • une tige (14 ; 114 ; 214 ; 314) agencée pour être solidaire de la cible et insérée entre le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature pour coulisser selon l’axe X, la tige présentant une section variable selon sa longueur, de sorte qu’un flux magnétique dans le circuit magnétique dépend d’une position linéaire de la tige selon l’axe X ;
    • au moins un capteur (15 ; 115 ; 215 ; 315) agencé pour mesurer au moins un paramètre représentatif du flux magnétique, et donc de la position linéaire de la tige, et donc de la position linéaire de la cible.
  2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, la tige comportant une portion (14a) de forme tronconique.
  3. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes, le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature comprenant chacun une première portion (11a, 12a ; 211a, 212a ; 311a, 312a) et une deuxième portion (11b, 12b ; 211b, 212b ; 311b, 312b) successivement définies selon un axe Y perpendiculaire à l’axe X, l’aimant étant positionné entre la première portion (11a ; 211a ; 311a) du premier élément d’armature et la première portion (12a ; 212a ; 312a) du deuxième élément d’armature, et l’axe X entre la deuxième portion (11b ; 211b ; 311b) du premier élément d’armature et la deuxième portion (12b ; 212b ; 311b) du deuxième élément d’armature.
  4. Dispositif de mesure selon la revendication 3, la deuxième portion (211b) du premier élément d’armature (211) et la deuxième portion (212b) du deuxième élément d’armature (212) ayant chacune une forme plane.
  5. Dispositif de mesure selon la revendication 3, la deuxième portion (11b ; 311b) du premier élément d’armature (11 ; 311) et la deuxième portion (12b ; 312b) du deuxième élément d’armature (12 ; 312) ayant chacune une forme semi-cylindrique d’axe X.
  6. Dispositif de mesure selon la revendication 3, la première portion (11a ; 211a ; 311a) du premier élément d’armature (11 ; 211 ; 311) et la première portion (12a ; 212a ; 312a) du deuxième élément d’armature (12 ; 212 ; 312) ayant chacune une forme plane.
  7. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes, le premier pôle de l’aimant étant en contact avec la première portion du premier élément d’armature, et le deuxième pôle de l’aimant étant en contact avec la première portion du deuxième élément d’armature.
  8. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes, le matériau ferromagnétique étant un alliage de fer et de nickel.
  9. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes, le au moins un capteur étant un capteur magnétique.
  10. Dispositif de mesure selon la revendication 9, le capteur magnétique étant un capteur à effet Hall analogique agencé pour mesurer le flux magnétique.
  11. Dispositif de mesure selon la revendication 9, le capteur magnétique étant un capteur à effet Hall numérique agencé pour mesurer le flux magnétique.
  12. Dispositif de mesure selon la revendication 9, le capteur magnétique étant positionné entre le premier élément d’armature et le deuxième élément d’armature, à proximité de l’aimant.
  13. Dispositif de mesure selon la revendication 12, l’aimant étant positionné entre la tige et le capteur.
  14. Dispositif de mesure d’une position selon la revendication 10, le au moins un capteur à effet Hall analogique étant connecté à un circuit électronique analogique (20) comportant un amplificateur opérationnel (21) connecté en soustracteur, ledit circuit électronique analogique étant agencé pour soustraire, à un signal électrique de mesure fourni par le au moins un capteur, une tension de décalage afin d’exploiter une pleine échelle du convertisseur analogique-numérique.
  15. Dispositif de mesure selon l’une des revendications 1 à 8, le au moins un capteur étant une première jauge de déformation (315a) montée sur le premier élément d’armature et une deuxième jauge de déformation (315b) montée sur le deuxième élément d’armature, chaque jauge de déformation étant agencée pour mesurer une déformation de l’élément d’armature sur lequel elle est montée.
  16. Frein (1) d’une roue d’aéronef comprenant une pile de disques de friction (2), une plaque de poussée (5) montée sur la pile de disques de friction, des actionneurs agencés pour appliquer un effort de freinage sur la plaque de poussée et donc sur la pile de disques de friction, et un dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes, la cible étant une face externe (6) de la plaque de poussée.
  17. Aéronef comprenant une roue et un frein selon la revendication 16, ledit frein étant agencé pour freiner ladite roue.
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