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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET BELGE formulée par Société dite : GTE AUTOMATIC ELECTRIC INCORPORATED pour "Circuit d'essai de dispositifs à effet Hall" (Inventeur : Hendrik W. VAN HUSEN) comme
BREVET D'INVENTION.
Priorité de la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 7 juillet 1982 sous le n 396, 177, au nom de Hendrik W. VAN HUSEN, dont la société susdite est l'ayant droit.
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La présente invention concerne des circuits d'essai et, plus particulièrement, un circuit d'essai de dispositifs à effet Hall.
Des circuits ayant rapport aux dispositifs à effet Hall et autres circuits de champ magnétique ont été mis au point pour une variété d'applications.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.156. 191 accordé le 22 mai 1979 aux noms de Knight et al., on décrit un appareil destiné à régler le couplage magnétique entre un dispositif à effet Hall et un aimant de commutation. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.190. 799 accordé le 26 février 1980 aux noms de Miller et al., on décrit un procédé en vue de mesurer l'amplitude et le signe de l'angle de Hall de la matière d'une plaque de contact. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.270. 087 accordé le 26 mai 1981 au nom de A. K.
Littwin, on décrit un appareil pour la mise à l'essai d'aimants permanents en utilisant des électro-aimants et des capteurs de Hall. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.084. 135 accordé le 11 avril 1978 au nom de R. S. Enabnit, on décrit un système et un procédé pour la vérification de la sensibilité et du rendement d'un détecteur de variation de champ électromagnétique. Enfin, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.230. 987 accordé le 28 octobre 1980 au nom de G. Mordwinkin, on décrit un appareil numérique à courants de Foucault en vue d'engendrer des signatures métallurgiques et de contrôler les teneurs métallurgiques d'une matière conductrice de l'électricité.
Bien que les circuits décrits dans ces brevets aient un rapport avec les dispositifs à effet Hall ou à champ magnétique, aucun de ces brevets ne décrit un procédé pour contrôler la tolérance des niveaux de fonctionnement et de déclenchement d'un dispositif à effet Hall.
Un circuit permettant de vérifier les délais
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de fonctionnement et de déclenchement d'un dispositif à effet Hall fait l'objet d'une demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique déposée en 1982 et ayant également pour titre"Hall Effect Device Test Circuit".
Dans le circuit décrit dans cette demande de brevet, on utilise un nouveau système de relais et de multivibrateurs monostables redéclenchables au lieu du système de circuitsintégrésde la présente invention.
En conséquence, l'objet de la présente invention est de fournir un nouveau circuit d'essai destiné
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à contrôler les niveaux de fonctionnement et de déclenchement d'un dispositif à effet Hall. Parmi les carac- téristiques de la présente invention, on mentionnera une haute fiabilité, une complexité minimum et des indications visuelles des niveaux de fonctionnement et de déclenchement tolérables.
La présente invention consiste en un circuit qui détecte les délais de fonctionnement et de déclenchement hors tolérance d'un dispositif à effet Hall soumis à un essai. Ce circuit comprend une source de signaux de courant qui engendre un signal de courant alternatif. Un circuit de champ magnétique comprend une diode qui convertit ce signal de courant alternatif en
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un signal à une alternance et qui applique ce dernier à un électro-aimant, lequel engendre un champ magnéti- que périodique à intensité variable. Une résistance à tension d'essai fournit une tension dont la grandeur correspond à l'intensité du flux magnétique. Le dispositif à effet Hall fonctionne et se déclenche en réponse à chaque application du flux magnétique.
Un premier comparateur engendre un signal se situant en dessous de la valeur seuil lorsque la tension d'essai est inférieure à une première valeur seuil prédéterminée, tandis qu'un second comparateur engendre un signal se situant au-delà de la valeur seuil lorsque la tension
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d'essai est supérieure à une seconde valeur seuil prédéterminée. Une première bascule de type D est dé- clenchée lorsque le dispositif à effet Hall fonctionne et, si le signal se situant en dessous de la valeur seuil est présent, cette bascule excite une première diode électroluminescente, indiquant ainsi un délai de fonctionnement valable.
Une seconde bascule de type D est déclenchée lorsque le dispositif à effet Hall se déclenche et, si le signal se situant au-delà de la valeur seuil est présent, cette bascule excite une seconde diode électroluminescente, indiquant ainsi un délai de déclenchement valable.
L'unique dessin annexé est un schéma de principe d'un circuit d'essai de dispositif à effet Hall suivant la présente invention.
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On se référera à présent à ce dessin qui illustre le circuit d'essai de dispositif à effet Hall de la présente invention. Un circuit de comparaison 20 et un circuit de mémorisation 30 sont tous deux raccordés à un circuit de champ magnétique 10 qui est luimême raccordé à un secteur électrique. Le circuit de comparaison 20 est également raccordé au circuit de mémorisation 30 qui est lui-même raccordé à un circuit d'indication visuelle 40.
Le circuit de champ magnétique 10 engendre périodiquement un champ magnétique croissant et décroissant qui a pour effet de mettre périodiquement en et hors circuit un dispositif à effet Hall faisant l'objet d'un essai. Le circuit de comparaison compare constamment une tension d'essai correspondant à l'intensité du champ magnétique avec des seuils prédéterminés. Si les seuils de fonctionnement ou de déclenchement n'ont pas été dépassés lorsque le dispositif à effet Hall est commuté, une indication visuelle correspondante est prévue pour indiquer ce comportement de commutation normal.
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Le circuit de champ magnétique 10 comprend des bobinages 15 et 16 enroulés sur un électro-aimant 13. Ces bobinages sont raccordés au secteur électrique via une diode 12, un transformateur 11 et une résistance à tension d'essai 18. Un dispositif à effet Hall 14 est raccordé, en une proximité de champ magnétique, à l'électro-aimant 13, et il est raccordé électriquement au circuit de mémorisation 30.
Le circuit de comparaison 20 comprend des amplificateurs opérationnels 23 et 24 ayant chacun des entrées positive et négative. La résistance à tension d'essai 18 est raccordée à la fois à l'entrée négative de l'amplificateur 23 et à l'entrée positive de l'amplificateur 24. Un potentiomètre 21 est raccordé à l'entrée positive de l'amplificateur 23 et un potentiomètre 22 est raccordé à l'entrée négative de l'amplificateur 24.
Le circuit de mémorisation 30 comprend des bascules de type D 31 et 32, ainsi qu'un inverseur 33. Le dispositif à effet Hall 14 est raccordé directement à l'entrée de rythme de la bascule 32, tandis qu'il est raccordé, via l'inverseur 33, à l'entrée de rythme de la bascule 31. L'entrée D des bascules 31 et 32 est raccordée à la sortie des amplificateurs 23 et 24 respectivement. Le circuit d'indication 40 comprend des diodes électroluminescentes 42 et 44, ainsi que leurs résistances associées 41 et 43 respectivement. Ces résistances sont raccordées à la sortie Q des bascules 31 et 32 respectivement et elles sont également raccordées à une porte ET 45 qui est elle-même raccordée à une diode électroluminescente 47 via une résistance 46.
Le transformateur 11 abaisse la tension du réseau à un niveau utilisable. Grâce à la diode 12, seul un courant à une alternance peut passer à travers les bobinages 15 et 16 au départ de l'enroulement secondaire
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du transformateur 11. Après son passage à travers les bobinages 15 et 16, ce courant engendre, aux bornes de la résistance 18, une tension d'essai qui est représentative du courant passant à travers les bobinages 15 et 16 et, par conséquent, également de l'intensité du flux magnétique dans l'entrefer de l'électro- aimant 13.
Le courant alternatif passant dans l'enroulement primaire du transformateur 11 a une forme d'onde sinusoïdale. Le courant à une alternance traversant les bobinages 15 et 16 est représenté par une demipériode d'une onde sinusoïdale. En conséquence, l'intensité du flux magnétique dans l'entrefer de l'électro- aimant 13 varie également suivant une demi-période d'une onde sinusoïdale. Ce flux magnétique à intensité variable peut être décrit comme des poussées périodiques de flux magnétique dont l'intensité augmente et diminue suivant une demi-période d'une onde sinusoïda- le. Dès lors, le dispositif à effet Hall 14 est exposé périodiquement à des poussées de flux magnétique dont l'intensité augmente au cours du temps jusqu'à un niveau maximum, et qui se dissipent ensuite.
Etant donné que le dispositif à effet Hall 14 est mis en action et se déclenche en réponse à des seuils prédéterminés de flux magnétique, il sera périodiquement mis en circuit en réponse à un premier niveau de flux magnétique prédéterminé, puis mis hors circuit à mesure que le flux magnétique diminue jusqu'à un second niveau prédéterminé. Lorsque le dispositif à effet Hall 14 est mis en circuit, il engendre un signal d'un niveau logique 0 sur le conducteur 14a et, lorsqu'il est mis hors circuit, il engendre un signal d'un niveau logique 1 sur ce conducteur.
En conséquence, le dispositif à effet Hall 14 engendre périodiquement des signaux alternatifs de niveaux logiques 0 et 1 sur
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le conducteur 14a, étant donné qu'il est mis périodiquement en et hors circuit avec les signaux de flux magnétique croissant et décroissant qui apparaissent dans l'entrefer de l'électro-aimant 13.
La résistance à tension d'essai 18 est choisie pour fournir une tension proportionnelle à l'intensité du flux magnétique passant dans l'entrefer de l'électroaimant 13. Par exemple, cette résistance peut être choisie pour fournir un niveau de 0,5 volt lorsque le flux magnétique dans l'entrefer de l'électro-aimant 13 atteint un niveau de 500 gauss.
Les comparateurs 23 et 24 comparent la tension développée aux bornes de la résistance à tension d'essai 18 avec des tensions de seuil prédéterminées. Le comparateur 23 engendre un signal d'un niveau logique 1 lorsque la tension d'essai développée aux bornes de la résistance 18 est inférieure au niveau de tension de seuil prédéterminé appliqué à l'entrée positive de ce comparateur. Cette tension de seuil est égale à une tension d'essai correspondant à une densité de flux dans l'entrefer de l'électro-aimant 13 qui est le flux maximum admissible auquel le dispositif à effet Hall 14 doit fonctionner. Le comparateur 24 fonctionne de la même manière, mais sa fonction est de déterminer si le délai de déclenchement du dispositif à effet Hall est correct.
Ce comparateur engendre un signal d'un niveau logique 1 lorsque la tension d'essai développée aux bornes de la résistance 18 est supérieure à la tension de seuil prédéterminée appliquée à son entrée négative. Cette tension de seuil est égale à une tension d'essai correspondant à une densité de flux qui est le flux minimum admissible auquel le dispositif à effet Hall 14 doit se déclencher.
En conséquence, le comparateur 23 engendre un signal d'un niveau logique 1 aussi longtemps que la den-
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sité de flux de fonctionnement maximum n'a pas été dépassée, tandis que le comparateur 24 engendre un signal d'un niveau logique 1 aussi longtemps que la densité de flux de déclenchement minimum est dépassée.
Lorsque le dispositif à effet Hall 14 fonctionne, il engendre, sur le conducteur 14a, un signal d'un niveau logique 0 qui est inversé en un signal d'un niveau logique 1 par l'inverseur 33. Ce signal de niveau logique 1 apparaît à l'entrée de rythme de la bascule de type D 31. Etant donné que cette dernière est une bascule déclenchée par un front d'impulsion positif, dès que le dispositif à effet Hall 14 fonctionne, il provoque le déclenchement de cette bascule de type D 31. En conséquence, les données apparaissant à l'entrée D de cette bascule sont transférées à sa sortie Q. Etant donné que le comparateur 23 est raccordé à l'entrée D de la bascule 31, lorsque le dispositif à effet Hall 14 fonctionne, le signal émis par le comparateur 23 est transféré à la sortie Q de la bascule de type D 31.
Si le dispositif à effet Hall 14 fonctionne correctement, il est mis en action avant que la tension de seuil maximum admissible soit atteinte et, par conséquent, le comparateur 23 produira un signal d'un niveau logique 1 à sa sortie. En conséquence, un signal d'un niveau logique 1 apparaît sur la sortie Q de la bascule 31. Ce signal a pour effet de mettre en circuit la diode électroluminescente 42, indiquant ainsi visuellement que le dispositif à effet Hall 14 fonctionne en réponse à une intensité de flux magnétique inférieure à la valeur maximum admissible.
Si ce seuil de flux maximum est dépassé, le comparateur 23 engendre un signal d'un niveau logique 0 à sa sortie. Si ce signal d'un niveau logique 0 est présent lorsque le dispositif à effet Hall 14 fonctionne,
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il est transféré à la sortie Q de la bascule 31. Ce signal maintient la diode électroluminescente 42 hors circuit, indiquant ainsi que le dispositif à effet Hall 14 exige, pour fonctionner, un flux magnétique supérieur à la valeur maximum admissible.
Lorsque le dispositif à effet Hall 14 se déclenche, il engendre un signal d'un niveau logique 1 sur le conducteur 14a. Ce signal de niveau logique 1 apparaît à l'entrée de rythme de la bascule de type D 32. Etant donné que cette bascule est également déclenchée par un front d'impulsion positif, dès que le dispositif à effet Hall 14 se déclenche, il provoque le déclenchement de la bascule 32. Etant donné que le comparateur 24 est raccordé à l'entrée D de la bascule 32, lorsque le dispositif à effet Hall 14 se déclenche, le signal émis par ce comparateur 24 est transféré à la sortie Q de cette bascule.
Si le dispositif à effet Hall 14 déclenche correctement, ce déclenchement se produit avant que la tension de seuil minimum admissible soit atteinte et, par conséquent, le comparateur 24 engendrera un signal d'un niveau logique 1 sur sa sortie. En conséquence, un signal d'un niveau logique 1 apparaît sur la sortie Q de la bascule 32. Ce signal a pour effet de mettre la diode électroluminescente 42 en circuit, indiquant ainsi visuellement que le dispositif à effet Hall 14 se déclenche en réponse à une intensité de flux magnétique supérieure à la valeur minimum admissible.
Si ce seuil de flux minimum n'est pas dépassé, le comparateur 24 engendre un signal d'un niveau logique 0 sur sa sortie. Si ce signal d'un niveau logique 0 est présent lorsque le dispositif à effet Hall se déclenche, il est transféré à la sortie Q de la bascule 32. Ce signal maintient la diode électroluminescente 44 hors circuit, indiquant ainsi que le disposi-
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tif à effet Hall 14 exige, pour se déclencher, un flux magnétique inférieur à la valeur minimum admissible.
Si le dispositif à effet Hall 14 fonctionne et se déclenche correctement, la diode électroluminescente 47 est alors allumée, étant donné que, dans ces conditions, des signaux d'un niveau logique 1 engendrés par les deux bascules 31 et 32 apparaissent aux entrées de la porte 45, laquelle provoque alors l'excitation de la diode électroluminescente 47.
Le circuit d'essai de dispositif à effet Hall de la présente invention compare dès lors les niveaux de fonctionnement et de déclenchement d'un dispositif à effet Hall faisant l'objet d'un essai avec des seuils de flux magnétique prédéterminés qui correspondent au flux de fonctionnement maximum admissible et au flux de déclenchement minimum admissible. Des dispositifs d'affichage visuels indiquent également les fonctions de mise en action et de déclenchement correctes du dispositif à effet Hall.
L'homme de métier comprendra de toute évidence que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la présente invention sans se départir de son esprit qui est limité uniquement par le cadre des revendications ci-après.