BRPI0609325A2 - método e rede para magnetizar um objeto magnetizável - Google Patents

Abstract

MéTODO E REDE PARA MAGNETIZAR UM OBJETO MAGNETIZáVEL. A presente invenção refere-se a um método para magnetizar um objeto magnetizável (100), o método compreendendo as etapas de aplicar um primeiro sinal de desmagnetização (1300) no objeto magnetizável para desmagnetizar o objeto magnetizável, em que o primeiro sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma primeira freqúência e uma primeira amplitude, aplicar um sinal de magnetização (1400) no objeto magnetizável desmagnetizado para magnetizar o objeto magnetizável, e aplicar um segundo sinal de desmagnetização (1500) no objeto magnetizável magnetizado para desmagnetizar parcialmente o objeto magnetizável magnetizado, em que o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma segunda freqúência e uma segunda amplitude.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E REDE PARA MAGNETIZAR UM OBJETO MAGNETIZÁVEL".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método e uma rede para magnetizar um objeto magnetizável.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

A tecnologia de transdutores magnéticos encontra aplicação na medição de torque e de posição. Esta foi especialmente desenvolvida para a medição sem contato de torque em um eixo ou qualquer outra peça que está sendo sujeita a torque ou movimento linear. Um elemento rotativo ou alter-nante pode estar provido com uma região magnetizável, isto é uma região codificada magnética, e quando o eixo é girado ou alternado, tal região codificada magnética gera um sinal característico em um detector de campo magnético (como uma bobina magnética) que permite determinar o torque ou a posição do eixo.

Para tal tipo de sensores os quais estão descritos, por exemplo, na WO 02/063262, é importante ter uma região magneticamente codificada que estende-se ao longo de uma porção precisamente definida do eixo. No entanto, quando uma parte de um eixo está magnetizada em uma direção longitudinal, como descrito na WO 02/063262, pode acontecer que uma região no limite entre uma porção não magnetizada e uma porção magnetizada do eixo não tenha propriedades magnéticas bem definidas. Em outras palavras, uma magnetização pode ser obtida em uma tal área de limite a qual tem valores intermediários entre a magnetização da porção não magnetizada e a magnetização da porção magnetizada. Uma tal região não bem definida deteriora a sensibilidade de um sensor de torque ou um sensor de posição, já que esta tem uma influência no sinal de detecção capturado pelo detector de campo magnético.

Mais ainda, é importante para os sensores magnéticos que estes sejam magnetizados em um modo que os efeitos perturbadores e as não homogeneidades sejam evitados. Quando um eixo magnetizado é utilizado como um sensor, por exemplo como um sensor de torque ou como um sen-sor de posição, pode acontecer que o sinal de sensor varie, devido a artefatos, ao longo de uma trajetória circunferencial ao redor de um eixo cilíndrico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É um objeto da presente invenção definir precisamente a magnetização de um objeto magnetizável.

Este objeto pode ser alcançado pela provisão de um método e uma rede para magnetizar um objeto magnetizável de acordo com as reivindicações independentes.

De acordo com uma modalidade exemplar da invenção, um método para magnetizar um objeto magnetizável está provido, o método compreendendo as etapas de aplicar um primeiro sinal de desmagnetização no objeto magnetizável para desmagnetizar o objeto magnetizável, em que o primeiro sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma primeira freqüência e uma primeira amplitude, aplicar um sinal de magnetização no objeto magnetizável desmagnetizado para magnetizar o objeto magnetizável, e aplicar um segundo sinal de desmagnetização no objeto magnetizável magnetizado para desmagnetizar parcialmente o objeto magnetizável magnetizado, em que o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma segunda freqüência e uma segunda amplitude.

De acordo com outra modalidade exemplar da invenção, uma rede para magnetizar um objeto magnetizável está provida, a rede compreendendo uma fonte de sinal elétrico. A fonte de sinal elétrico pode estar a-daptada para aplicar um primeiro sinal de desmagnetização no objeto magnetizável para desmagnetizar o objeto magnetizável, em que o primeiro sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma primeira freqüência e uma primeira amplitude, aplicar um sinal de magnetização no objeto magnetizável desmagnetizado para magnetizar o objeto magnetizável, e aplicar um segundo sinal de desmagnetização no objeto magnetizável magnetizado para desmagnetizar parcialmente o objeto magnetizável magnetizado, em que o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma segunda freqüência e uma segunda amplitude.De acordo com uma modalidade exemplar da invenção, um método para ajustar uma magnetização de um objeto magnetizavel está provido. O método compreende as etapas de prover um objeto que tem uma porção magnetizada que estende-se ao longo de pejo menos uma parte do objeto, dispor pelo menos um elemento de desmagnetização adjacente à porção magnetizada, e desmagnetizar uma parte da porção magnetizada pela ativação do elemento de desmagnetização para ajustar a magnetização do objeto magnetizavel pela formação de uma porção desmagnetizada do objeto diretamente adjacente a uma porção magnetizada restante do objeto.

Ainda, uma rede para ajustar uma magnetização de um objetomagnetizavel está provida de acordo com uma modalidade exemplar da invenção, que compreende um objeto que tem uma porção magnetizada que estende-se ao longo de pelo menos uma parte do objeto, e pelo menos um elemento de desmagnetização disposto adjacente à porção magnetizada, òpelo menos um elemento de desmagnetização estando adaptado para ser ativado para desmagnetizar uma parte da porção magnetizada para ajustar a magnetização do objeto magnetizavel pela formação de uma porção desmagnetizada do objeto diretamente adjacente a uma porção magnetizada restante do objeto.

Mais ainda, de acordo com uma modalidade exemplar da invenção, a invenção ensina a utilização de pelo menos um elemento de desmagnetização para desmagnetizar uma parte de uma porção magnetizada de um objeto para ajustar a magnetização do objeto magnetizavel pela formação de uma porção desmagnetizada do objeto diretamente adjacente a uma porçãomagnetizada restante do objeto.

Uma idéia de acordo com a invenção pode ser vista no fato vantajoso de que um esquema de magnetização está provido o qual pode ser executado com baixo esforço. De acordo com este esquema de magnetização, uma seqüência de diferentes sinais pode ser aplicada em um objeto magnetizavel para magnetizar o mesmo em uma maneira definida e em um modo que os efeitos parasíticos são impedidos.

De acordo com este esquema de magnetização, a seqüênciadestes sinais pode ser aplicada diretamente no objeto magnetizável (por e-xemplo através de uma conexão ôhmica), de modo que um esquema de magnetização muito simples é provido sem a necessidade de ajustar ou dispor complicadamente as bobinas ou similares. De acordo com este esquema, qualquer magnetização restante do objeto pode ser cancelada no início pela aplicação de um primeiro sinal de desmagnetizaçao o qual pode ser executado pela aplicação de uma grande corrente com uma baixa freqüência.

Subseqüentemente, o objeto pode ser magnetizado pela apljcação de um sinal de magnetização correspondente. Existem diversas oportunidades para executar esta etapa do método. Por exemplo, uma bobina pode ser disposta ao redor do eixo, e uma grande corrente pode ser direcionada através da bobina para magnetizar o eixo envolvido pela bobina. Ou, um ou mais pulsos de corrente são diretamente aplicados no eixo para magnetizaromesmo.

Após isto, um segundo sinal de desmagnetizaçao pode ser aplicado o qual pode ser um sinal elétrico alternado que tem uma freqüência mais alta e uma amplitude mais baixa do que o primeiro sinal de desmagnetizaçao. Por este segundo sinal de desmagnetizaçao, as contribuições de magnetização de superfície podem ser removidas de modo que os efeitos parasíticos podem ser suprimidos. Os efeitos parasíticos especificamente denotam os efeitos que resultam da magnetização de superfície os quais geram, quando utilizando o objeto magnetizado como um sensor magnético, não homogeneidades de sinal na vizinhança do eixo em um plano de corte transversal perpendicular à direção de extensão do eixo.

Como também o sinal de magnetização pode ser aplicado, implementando a assim denominada tecnologia de PCME, diretamente no eixo (e ambos os sinais de desmagnetizaçao também), um esquema muito fácil de três sinais elétricos subseqüentes está provido que permite características de magnetização precisamente definidas do objeto magnetizável.

É notado que este esquema pode ser seguido por uma etapa de desmagnetizaçao adicional na qual as regiões de linha de borda da porçãomagnetizada podem ser seletivamente desmagnetizadas para terem características de magnetização adicionalmente refinadas.

Outra idéia da invenção pode ser vista no fato de que um objeto magnetizado (por exemplo magnetizado com um tratamento de acordo com a WO 02/063262) sofre um pós-tratamento no qual uma área de borda exatamente definível entre uma região magnetizada e uma região não magnetizada do objeto magnetizável é seguramente desmagnetizada para obter uma dependência espacial como degrau na magnetização o que permite separar uma região magnetizada de uma região não magnetizada. Para este propósito, um elemento de desmagnetização como uma bobina está disposto adjacente à porção magnetizada para definir a porção a ser desmagnetizada e é desmagnetizada pela ativação do elemento de desmagnetização para formar uma porção desmagnetizada bem definida a qual está disposta diretamente próxima a uma porção magnetizada restante. Assim, a invenção permite uma sintonia fina do perfil de magnetização ao longo do comprimento do objeto. Uma transição gradual do perfil de magnetização ao longo de uma extensão do objeto é assim eliminada e substituída por um perfil de magnetização como degrau. Assim, as propriedades de magnetização são sintonizadas finas e podem ser ajustadas para necessidades especiais para um sensor de posição, ou um sensor de torque, aumentando a sensibilidade do respectivo sensor.

A invenção introduz a utilização de um elemento de desmagnetização, por exemplo uma bobina magnética, em que a bobina magnética pode ser deslizada ao longo do objeto (por exemplo um eixo magnetizável, por exemplo feito de um aço magnetizável). A bobina magnética é deslizada em uma tal posição do objeto anteriormente magnetizado que somente uma tal parte do objeto a qual deve ser desmagnetizada fica localizada dentro da abertura de bobina. Então, uma corrente de ativação é aplicada na bobina a qual tem uma tal orientação, dependência de tempo e força que os ímãs elementares da porção a ser desmagnetizada são pelo menos parcialmente randomizados. Como uma porção do objeto disposto dentro da bobina pode ser apropriadamente separado de uma porção fora da bobina, a disposiçãoespacial de uma porção desmagnetizada e de uma porção magnetizada restante podem ser separadas com alta precisão.

O conceito da invenção de desmagnetizar uma parte de um objeto parcialmente magnetizado circundando uma porção a ser desmagnetizada com uma bobina magnética como um elemento de desmagnetização pode ser aplicado em um eixo longitudinalmente magnetizado descrito pela WO 02/063262, ou pode ser alternativamente aplicado em um objeto o qual foi anteriormente magnetizado de acordo com a assim denominada tecnologia de PCME ("Codificação Modulada de Corrente de Pulso"). A tecnologia 10 de PCME será abaixo descrita em detalhes e permite, pela introdução de uma corrente de pulso no eixo, gerar, dentro do objeto, uma região magnetizada interna a qual está circundada por uma região magnetizada externa, em que a direção de magnetização das duas regiões são opostas uma à outra.

Uma tal configuração de magnetização pode ser conseguida pela aplicação de uma corrente de pulso diretamente em uma porção predefi-nida de um eixo como um exemplo para o objeto. Uma porção de codificação efetivamente utilizada é definida pelas posições sobre um eixo no qual a corrente para formar um campo magnético circunferencial é aplicada. A sintonia fina de uma tal região de codificação é conseguida com o método da invenção no qual uma borda da região magnetizada na qual a magnetização gradualmente diminui de um alto valor até zero é transformada em um perfil de magnetização quase como degrau pela aplicação de um sinal de desmagnetização em um elemento de desmagnetização.

Referindo às reivindicações dependentes, modalidades exemplares adicionais da invenção serão descritas a seguir.

A seguir, modalidades exemplares do método para magnetizar um objeto magnetizável de acordo com a invenção serão descritas. No entanto, estas modalidades também aplicam-se para a rede para magnetizarum objeto magnetizável, para o método e a rede para ajustar uma magnetização de um objeto magnetizável e para a utilização de pelo menos um elemento de desmagnetização ativável para desmagnetizar uma parte de umaporção magnetizada de um objeto.

Pelo menos um do primeiro sinal de desmagnetização, do sinal de magnetização e do segundo sinal de desmagnetização pode ser aplicado diretamente no objeto magnetizável. Especificamente, os dois sinais de desmagnetização podem simplesmente ser executados forçando uma corrente elétrica que tem uma freqüência e uma amplitude predeterminadas fluir através do eixo magnetizável.

Pelo menos um do primeiro sinal de desmagnetização, do sinal de magnetização e do segundo sinal de desmagnetização pode ser uma corrente elétrica a qual pode ser injetada no objeto magnetizável. Para este propósito, contatos elétricos podem ser presos no objeto magnetizável definindo uma região através da qual as correntes injetadas fluirão. Isto pode ser executado, por exemplo, por um contato como placa preso nas superfícies de extremidade de um objeto cilíndrico, por um contato como anel preso em um objeto cilíndrico, ou dispondo circunferencialmente uma pluralidade de contatos como dentes.

A primeira freqüência pode ser menor do que a segunda freqüência. Em outras palavras, o primeiro sinal de desmagnetização pode ser um sinal de baixa freqüência, e o segundo sinal de desmagnetização pode ter uma freqüência mais alta.

Ainda, a primeira amplitude pode ser maior do que a segunda amplitude. Assim, o primeiro sinal de desmagnetização pode ter um valor de corrente mais alto do que o segundo sinal de desmagnetização, já que o segundo sinal de desmagnetização é simplesmente provido para desmagnetizar seletivamente porções de superfície do objeto magnetizável. De acordo com este esquema, o assim denominado efeito peculiar é vantajosamente utilizado.

Especificamente, a primeira freqüência pode ser menor ou igual a 50 Hz. Por exemplo, para um eixo que tem um diâmetro de 50 mm, uma primeira freqüência pode estar na faixa entre 1 e 2 Hz. Para um eixo que tem um diâmetro de 25 mm, a freqüência pode ser, por exemplo, de 10 Hz. Para um eixo que tem um diâmetro de por exemplo 5 mm, a primeira freqüênciapode ser 50 Hz. Para um eixo que tem um diâmetro de 20 mm, a freqüência pode estar na faixa entre 30 e 50 Hz. Geralmente, a faixa da primeira freqüência pode estar entre 1 e 50 Hz, e o valor de corrente pode ser de 30 A até 50 A em uma voltagem de 30 V.

A segunda freqüência pode ser maior do que ou igual a 100 Hz. Por exemplo, um eixo que tem um diâmetro de 10 mm pode ser desmagneti-zado por uma segunda freqüência maior ou igual a 100 Hz. Para um diâmetro de eixo de 5 mm, a freqüência pode ser de 300 Hz ou mais.

A primeira amplitude pode ser maior do que ou igual a 20 A. A segunda amplitude pode ser menor do que ou igual a 10 A. Especificamente, a primeira amplitude pode estar na faixa entre 30 A e 50 A. A segunda amplitude pode estar na faixa entre 5 A e 10 A.

O segundo sinal de desmagnetização pode ser selecionado dê tal modo que os efeitos parasíticos sejam suprimidos. Em outras palavras, as contribuições de magnetização de superfície devem ser eliminadas pela segunda etapa de desmagnetização o que resulta em uma simetria circunfe-rencial mais alta do sinal do objeto magnetizado cujo sinal pode ser medido quando o objeto magnetizado é utilizado como um sensor, por exemplo um sensor de torque, um sensor de posição, um sensor de força de dobramento, ou similares.

O segundo sinal de desmagnetização pode ser selecionado de tal modo que uma magnetização de superfície seja removida do objeto mag-netizável. Em outras palavras, as contribuições de superfície da magnetização podem ser seletivamente eliminadas.

Os sinais elétricos alternados de acordo com o primeiro sinal de desmagnetização e/ou o segundo sinal de desmagnetização podem ser selecionados do grupo que consiste em um sinal de seno, um sinal de coseno, um sinal de triângulo, um sinal de dente de serra, um sinal de pulso e um sinal retangular. Um sinal de seno é uma boa solução, já que isto pode ser executado com o esforço mais baixo. No entanto, outras formas de sinal são possíveis.

Mais ainda, o método de acordo com a invenção pode compre-ender, após ter aplicado o segundo sinal de desmagnetização, ajustar a magnetização do objeto magnetizável pela disposição de pelo menos um elemento de desmagnetização adjacente ao objeto magnetizado, e desmag-netizar uma parte do objeto magnetizado pela ativação do elemento de desmagnetização para ajustar a magnetização do objeto magnetizável pela formação de uma porção desmagnetizada do objeto diretamente adjacente a uma porção magnetizada restante do objeto. Assim, após ter definido a magnetização na região de superfície do eixo, a magnetização pode adicionalmente ser definida em uma direção lateral de modo que um eixo magnetizável seja provido com uma magnetização a qual é precisamente definida. Isto permite utilizar o eixo magnetizado como um sensor altamente sensível de acordo com um princípio de medição magnética.

Como um elemento de desmagnetização, uma bobina de desmagnetização pode ser utilizada a qual pode ser disposta para circundar uma porção do objeto magnetizado a ser desmagnetizado. Alternativamente, o elemento de desmagnetização pode ser executado como um eletroímã.

Em ambos os casos, o elemento de desmagnetização pode ser ativado pela aplicação de um sinal elétrico variável no tempo. Este pode ser uma corrente alternada ou uma voltagem alternada a qual seletivamente cancela as contribuições de campo magnético nas porções de borda de uma região magnetizada. Por meio disto, a dimensão da porção magnetizada pode ser limitada em uma faixa desejada.

A corrente alternada ou a voltagem alternada podem alternar com a freqüência sendo substancialmente menor do que 50 Hz. Mais de preferência, a corrente alternada ou a voltagem alternada podem alternar com uma freqüência menor do que 5 Hz.

Alternativamente, um elemento de desmagnetização pode ser executado como um ímã permanente, o qual pode ser ativado movendo o ímã permanente na vizinhança do objeto em um modo variável no tempo.

De acordo com outra modalidade da invenção, a aplicação de um sinal de magnetização para magnetizar o objeto magnetizável pode incluir ativar uma bobina de magnetização sendo disposta para circundar umobjeto a ser magnetizado. Este esquema de magnetização refere-se a uma tecnologia a qual está descrita, por exemplo, na WO 02/063262.

A ativação da bobina de magnetização pode ser executada pela aplicação de uma corrente contínua ou uma voltagem contínua.

Alternativamente, a aplicação de um sinal de magnetização para magnetizar um objeto magnetizável pode incluir aplicar pelo menos dois pulsos de corrente no objeto de modo que em uma direção essencialmente perpendicular à superfície do objeto, uma estrutura de campo magnético é gerada de modo que exista um primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxo magnético em uma segunda direção, em que a primeira direção é oposta à segunda direção.

Esta assim denominada tecnologia de PCME (tecnologia de "Codificação Modulada de Corrente de Pulso") pode ser aplicada, e está descrita neste pedido especificamente referindo à Figura 1 à Figura 67. De acordo com a tecnologia de PCME, uma porção magnetizada de um objeto pode ser formada pela aplicação de dois pulsos de corrente no objeto de modo que em uma direção essencialmente perpendicular a uma superfície do objeto, uma estrutura de campo magnético é gerada de modo que exista um primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxo magnético em uma segunda direção. As duas direções podem ser opostas uma à outra. Em um diagrama de tempo versus corrente, cada um dos pelo menos dois pulsos de corrente pode ter uma envoltória ascendente rápida sendo essencialmente vertical e uma envoltória descendente lenta (vide por exemplo a Figura 81).

O objeto pode ser um eixo, especificamente um do grupo que consiste em um eixo de motor, um cilindro de trabalho alternante, e uma articulação de arraste.

Somente um do pelo menos um elemento de desmagnetização pode ser ativado de cada vez. Alternativamente, pelo menos dois elementos de desmagnetização podem ser ativados de cada vez.

Um primeiro sinal de desmagnetização pode ser aplicado no objeto magnetizável de tal modo a desmagnetizãr o objeto magnetizável inteiro.Em outras palavras, qualquer magnetização restante potencial deverá ser removida por esta etapa.

De acordo com uma modalidade exemplar do método, o primeiro sinal de desmagnetização pode ser um sinal elétrico alternado atenuado. Em outras palavras, o sinal oscilante pode ter um envelope de atenuação como uma função exponencial.

De acordo com outra modalidade exemplar do método, o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado amortecido. Em outras palavras, o sinal oscilante pode ter uma envoltória amortecida como uma função exponencial.

A seguir, modalidades exemplares de uma rede para magnetizar um objeto magnetizavel de acordo com a invenção serão descritas. No entanto, estas modalidades também aplicam-se para o método para magnetizar um objeto magnetizavel, para o método e a rede para ajustar uma magnetização de um objeto magnetizavel e para a utilização de pelo menos um elemento de desmagnetização ativável para desmagnetizar uma parte de uma porção magnetizada de um objeto.

A rede pode ainda compreender um elemento de conexão elétrica adaptado para conectar eletricamente a fonte de sinal elétrico com um objeto magnetizavel. Assim, os contatos elétricos podem ser providos para serem acoplados eletricamente em um objeto magnetizavel para aplicar diretamente os sinais no objeto magnetizavel.

A rede pode ainda compreender um condutor elétrico adaptado para circundar um objeto magnetizavel ou ser circundado por um objeto magnetizavel. De acordo com uma modalidade, o condutor elétrico pode ser uma bobina que circunda o objeto magnetizavel. De acordo com outra modalidade, o condutor elétrico pode ser um condutor cilíndrico o qual está circundado por um objeto magnetizavel oco.

A seguir, modalidades exemplares do método para ajustar uma magnetização de um objeto magnetizavel de acordo com a invenção serão descritas.

No entanto, estas modalidades também aplicam-se para o mé-todo e a rede para magnetizar um objeto magnetizável, para a rede para a-justar uma magnetização de um objeto magnetizável e para a utilização de pelo menos um elemento de desmagnetização ativável para desmagnetizar uma parte de uma porção magnetizada de um objeto.

De acordo com o método da invenção, um objeto pode estar provido que tem a porção magnetizada estendendo-se ao longo do objeto inteiro. De acordo com esta modalidade, primeiro, o objeto inteiro é magnetizado, e então uma porção magnetizada restante é definida pela desmagnetização de porções selecionáveis do objeto anteriormente inteiramente magnetizado.

Alternativamente, um objeto pode estar provido que tem uma pluralidade de porções magnetizadas e não magnetizadas alternadas. De acordo com esta configuração, a qual é especificamente vantajosa para um sensor de posição de um objeto alternante em que a detecção de posição é executada pela medição do campo magnético gerado pelas diferentes regiões magnéticas do objeto alternante, o objeto (com um eixo alternante) pode primeiramente ser magnetizado em porções selecionáveis, e após o que a invenção é implementada para sintonizar finamente a magnetização da seqüência de regiões magnetizadas e não magnetizadas, pela geração de um perfil de magnetização o qual segue uma função de etapa matemática.

Pelo menos um do pelo menos um elemento de desmagnetização pode ser uma bobina de desmagnetização. Com uma bobina de desmagnetização, isto é um núcleo magnético, a região de desmagnetização pode ser apropriadamente definida deslizando a bobina ao longo do objeto, por exemplo um eixo.

Assim, a bobina de desmagnetização pode estar disposta para circundar uma porção da porção magnetizada a ser desmagnetizada. Isto permite um posicionamento apropriado a definição da região do objeto magnetizado a ser desmagnetizado.

Pelo menos um do pelo menos um elemento de desmagnetização pode ser um eletroímã. A utilização de um eletroímã sendo controlado para formar um campo magnético dependente do tempo é uma alternativa auma bobina magnética. Como um eletroímã pode ser provido em diferentes formas, tamanhos e geometrias, é também muito adequado definir apropriadamente uma porção a ser desmagnetizada.

Pelo menos um dos elementos de desmagnetização pode ser ativado pela aplicação de um sinal elétrico variável com o tempo. Um sinal elétrico variável com o tempo (por exemplo uma corrente alternada ou uma voltagem alternada) produz um campo magnético dependente do tempo o qual, aplicado em uma porção magnetizada, pode randomizar os ímãs elementares magnetizados ordenados, assim conseguindo uma desmagnetização segura.

Especificamente, pelo menos um elemento de desmagnetização pode ser ativado pela aplicação de uma corrente alternada ou uma voltagem alternada.

A corrente alternada ou a voltagem alternada alterna por exemplo com uma freqüência a qual é substancialmente menor do que 50 Hz. Devido ao assim denominado efeito peculiar, é preferido utilizar uma freqüência suficientemente pequena para permitir uma desmagnetização apropriada também nas partes internas do objeto, por exemplo próximo do centro de um eixo. Isto pode ser conseguido pela utilização de freqüências suficientemente pequenas, em que, em uma primeira aproximação, o valor de freqüência pode ser selecionado para ser inversamente proporcional à área de corte transversal do objeto.

Assim, um valor apropriado para a freqüência do sinal de desmagnetização variável no tempo depende sensitivamente da aplicação utilizada, mais uma tal freqüência é por exemplo consideravelmente menor do que 50 Hz. Por exemplo, uma região de freqüência entre 0,01 Hz e 20 Hz é adequada, uma faixa especificamente preferida está entre 0,01 Hz e 5 Hz.

Quando selecionando os parâmetros que definem o sinal de desmagnetização, existe um balanceamento entre tempo, amplitude e freqüência do sinal elétrico aplicado (por exemplo voltagem ou corrente). Como uma regra do polegar, a desmagnetização deve ser continuada até que uma randomização quase completa dos ímãs elementares da região magnetizadaa ser desmagnetizada seja conseguida.

Ainda de preferência, a corrente alternada ou a voltagem alternada podem alternar com uma freqüência menor do que 5 Hz.

Como uma alternativa a uma configuração na qual o elemento de desmagnetização é executado como uma bobina ou como um eletroímã, um ímã permanente pode ser utilizado como um elemento de desmagnetização e pode ser ativado movendo o ímã permanente na vizinhança do objeto em um modo variável no tempo. Por um tal movimento (por exemplo uma oscilação mecânica), um campo de desmagnetização dependente do tempo é efetivo para a porção do objeto a ser desmagnetizada. Uma tal configuração torna a utilização de sinais de desmagnetização elétricos indispensável, já que uma seqüência de desmagnetização mecânica pura é possível utilizando um ímã permanente.

A porção magnetizada do objeto pode ser formada pela magnetização do material magnetizável do objeto pela ativação de uma bobina de magnetização a qual está disposta para circundar a porção do objeto a ser magnetizado. Uma tal tecnologia de magnetizar um objeto está descrita, por exemplo, na WO 02/063262. De acordo com esta seqüência de magnetização, uma porção de um objeto magnetizável (por exemplo um objeto metálico como um eixo feito de aço industrial) pode ser magnetizada, em que problemas de qualidade podem ocorrer na borda entre a região magnetizada e uma região não magnetizada. Um tal eixo pode então ser tratado de acordo com a sintonia fina do perfil de magnetização de acordo com a invenção para aperfeiçoar a transição entre as regiões magnetizadas e não magnetiza-das.

De acordo com o aspecto descrito, a bobina de magnetização pode ser ativada pela aplicação de uma corrente contínua ou uma voltagem contínua.

Alternativamente o método de magnetização da WO 02/063262, a assim denominada tecnologia de PCME ("Codificação Modulada de Corrente de Pulso") pode ser aplicada, a qual será abaixo descrita em detalhes. De acordo com esta tecnologia, a porção magnetizada do objeto pode serformada pela aplicação de pelo menos dois pulsos de corrente no objeto de modo que uma direção essencialmente perpendicular a uma superfície do objeto, uma estrutura de campo magnético é gerada de modo que exista um primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxo magnético em uma segunda direção, em que a primeira direção é oposta à segunda direção. De acordo com este esquema de magnetização, em um diagrama de corrente versus tempo, cada um dos últimos dois pulsos de corrente tem uma envoltória ascendente rápida a qual é essencialmente vertical e tem uma envoltória descendente lenta.

Como o objeto, um eixo pode ser provido. Especificamente, o eixo pode ser um do grupo que consiste em um eixo de motor, um cilindro de trabalho alternante, ou uma articulação de arraste

Um tal eixo de motor pode ser utilizado em um veículo como um carro para medir o torque do motor. Um cilindro de trabalho alternante pode ser utilizado em um aparelho de processamento de concreto (cimento) em que uma ou mais regiões magneticamente codificadas sobre um tal cilindro de trabalho alternante podem ser utilizadas para determinar a posição real do cilindro de trabalho dentro do aparelho de processamento de concreto para permitir um controle aperfeiçoado da operação do cilindro alternante. Uma articulação de arraste, ou uma pluralidade de articulações de arraste, pode estar provida dentro de uma caixa de marchas de um veículo e pode estar provida com uma ou mais regiões codificadas magnéticas para permitir uma detecção de posição da articulação de arraste.

Por exemplo, somente um do pelo menos um elemento de des-magnetização é ativado de cada vez. pela ativação de cada um dos elementos de desmagnetização separadamente e um após o outro, a sintonia fina da magnetização pode ser executada com uma precisão muito alta, e as regiões que devem permanecer magnetizadas são impedidas de serem des-magnetizadas.

Alternativamente, pelo menos dois elementos de desmagnetização podem ser ativados de cada vez. Esta configuração permite uma sintonia fina muito rápida e é portanto uma alternativa muito econômica.A seguir, modalidades exemplares da rede para ajustar uma magnetização de um objeto magnetizável de acordo com a invenção serão descritas. No entanto, estas modalidades também aplicam-se para o método e a rede para magnetizar um objeto magnetizável, para o método para ajustar uma magnetização de um objeto magnetizável e para a utilização de pelo menos um elemento de desmagnetização ativável para desmagnetizar uma parte de uma porção magnetizada de um objeto de acordo com a invenção.

Na rede, o objeto pode ser um eixo.

O eixo pode ter uma porção não magnetizada (não magnetizada) e pode ter uma segunda porção não magnetizada, a porção magnetizada estando disposta entre a primeira porção não magnetizada e a segunda porção não magnetizada.

A rede pode ter uma primeira bobina de desmagnetização e pode ter uma segunda bobina de desmagnetização como os elementos de desmagnetização, em que a primeira bobina de desmagnetização pode estar disposta circundando uma porção da porção magnetizada adjacente à primeira porção não magnetizada, e a segunda bobina de desmagnetização pode estar disposta circundando uma porção da porção magnetizada adjacente à segunda porção não magnetizada.

A primeira bobina de desmagnetização pode ter uma primeira conexão e pode ter uma segunda conexão. A segunda bobina de desmagnetização pode ter uma primeira conexão e pode ter uma segunda conexão. Uma primeira voltagem pode ser aplicada entre a primeira conexão e a segunda conexão da primeira bobina de desmagnetização, e a segunda voltagem pode ser aplicada entre a primeira conexão e a segunda conexão da segunda bobina de desmagnetização. Em outras palavras, de acordo com esta configuração, as duas bobinas de desmagnetização estão eletricamente desacopladas uma da outra. Assim, os sinais de desmagnetização para duas bordas entre as porções magnetizada e não magnetizada podem ser gerados um após o outro, gerando uma alta qualidade do perfil de magnetização produzido.

Alternativamente, a primeira bobina de desmagnetização podeter uma primeira conexão e pode ter uma segunda conexão, e a segunda bobina de desmagnetização pode ter uma primeira conexão e uma segunda conexão. Uma voltagem pode ser aplicada entre a primeira conexão da primeira bobina de desmagnetização e a segunda conexão da segunda bobina de desmagnetização, em que a segunda conexão da primeira bobina de desmagnetização pode estar acoplada com a primeira conexão da segunda bobina de desmagnetização. De acordo com esta configuração, uma única voltagem e assim um único suprimento de voltagem é suficiente para operar a rede, já que duas conexões das bobinas de desmagnetização estão acopladas permitindo produzir simultaneamente um sinal de desmagnetização para duas bordas entre as porções magnetizada e não magnetizada.

Ainda, a rede da invenção pode ter uma primeira bobina de obturador, a primeira bobina de obturador estando disposta circundando uma porção da porção magnetizada adjacente à primeira bobina de desmagnetização, e a segunda bobina de obturador pode estar disposta circundando uma porção da porção magnetizada adjacente à segunda bobina de desmagnetização de tal modo que a primeira e a segunda bobinas de obturador fiquem dispostas entre a primeira e a segunda bobinas de desmagnetização. Um tal sinal elétrico pode ser aplicado na primeira e na segunda bobinas de obturador de modo que a região entre a primeira e a segunda bobinas de obturador é impedida de ser desmagnetizada quando os elementos de desmagnetização são ativados. De acordo com esta configuração, pequenas bobinas de obturador ou indutores de obturador podem ser colocadas em uma extremidade específica dos elementos de desmagnetização, e a induti-vidade das bobinas de obturador pode ser significativamente menor do que a indutividade das bobinas de desmagnetização. Assim, a área a qual é afetada pelo procedimento de desmagnetização pode ser ainda melhor definida.

A porção magnetizada pode ser uma região longitudinalmente magnetizada do objeto, por exemplo gerada de acordo com a tecnologia descrita na WO 02/063262.

Alternativamente, a porção magnetizada pode ser uma região circunferencialmente magnetizada do objeto alternante. Isto pode ser conse-guido pela implementação da assim denominada tecnologia de PCME abaixo descrita.

De acordo com o último aspecto, a porção magnetizada pode ser formada por uma primeira região de fluxo magnético orientada em uma primeira direção e por uma segunda região de fluxo magnético orientada em uma segunda direção, em que a primeira direção é oposta à segunda direção. Assim, em uma vista em corte transversal do objeto, pode existir o primeiro fluxo magnético circular que tem a primeira direção e um primeiro raio, e o segundo fluxo magnético circular pode ter a segunda direção e um segundo raio, em que o primeiro raio pode ser maior do que o segundo raio.

Os aspectos, objetos, características e vantagens acima e outros da presente invenção ficarão aparentes da descrição seguinte e das reivindicações anexas, tomados em conjunto com os desenhos acompanhantes nos quais as partes ou elementos iguais são denotadas por números de referência iguais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos acompanhantes, os quais estão incluídos para prover uma compreensão adicional da invenção e constituem uma parte da especificação ilustram as modalidades da invenção.

Nos desenhos:

Figura 1 mostra um sensor de torque com um elemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção para explicar um método para fabricar um sensor de torque de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 2a mostra uma modalidade exemplar de um elemento de sensor de um sensor de torque de acordo com a presente invenção para explicar adicionalmente um princípio da presente invenção e um aspecto de uma modalidade exemplar de um método de fabricação da presente invenção.

Figura 2b mostra uma vista em corte transversal ao longo de AA' da Figura 2a.

Figura 3a mostra outra modalidade exemplar de um elemento desensor de um sensor de torque de acordo com a presente invenção para explicar adicionalmente um princípio da presente invenção e uma modalidade exemplar de um método para fabricar um sensor de torque da presente invenção.

Figura 3b mostra uma representação em corte transversal ao longo de BB' da Figura 3a.

Figura 4 mostra uma representação em corte transversal do elemento de sensor do sensor de torque das Figuras 2a e 3a fabricado de acordo com um método de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 5 mostra outra modalidade exemplar de um elemento de sensor de um sensor de torque de acordo com a presente invenção para explicar adicionalmente uma modalidade exemplar de um método de fabricação para fabricar um sensor de torque de acordo com a presente invenção.

Figura 6 mostra outra modalidade exemplar de um elemento de sensor de um sensor de torque de acordo com a presente invenção para explicar adicionalmente uma modalidade exemplar de um método de fabricação de um sensor de torque de acordo com a presente invenção.

Figura 7 mostra um fluxograma para explicar adicionalmente uma modalidade exemplar de um método para fabricar um sensor de torque de acordo com a presente invenção.

Figura 8 mostra um diagrama de corrente versus tempo para explicar adicionalmente um método de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 9 mostra outra modalidade exemplar de um elemento de sensor de um sensor de torque de acordo com a presente invenção com um sistema de eletrodos de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 10a mostra outra modalidade exemplar de um sensor de torque de acordo com a presente invenção com um sistema de eletrodos de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.Figura 10b mostra o elemento de sensor da Figura 10a após a aplicação de picos de corrente por meio do sistema de eletrodos da Figura 10a.

Figura 11 mostra outra modalidade exemplar de um elemento de sensor de torque para um sensor de torque de acordo com a presente invenção.

Figura 12 mostra um diagrama esquemático de um elemento de sensor de um sensor de torque de acordo com outra modalidade exemplar da presente invenção que mostra que dois campos magnéticos podem estar armazenados no eixo e correndo em círculos sem fim.

Figura 13 é outro diagrama esquemático para ilustrar uma tecnologia de detecção de PCME que utiliza dois laços de ciclo ou de campo magnético contrários os quais podem ser gerados de acordo com um método de fabricação de acordo com a presente invenção.

Figura 14 mostra outro diagrama esquemático para ilustrar que quando nenhuma tensão mecânica é aplicada no elemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, as linhas de fluxo magnético estão corrente em seus percursos originais.

Figura 15 é outro diagrama esquemático para explicar adicionalmente um princípio de uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 16 é outro diagrama esquemático para explicar adicionalmente o princípio de uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figuras 17-22 são representações esquemáticas para explicar adicionalmente um princípio de uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 23 é outro diagrama esquemático para explicar um princípio de uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figuras 24, 25 e 26 são diagramas esquemáticos para explicar adicionalmente um princípio de uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 27 é um diagrama de corrente versus tempo para ilustrar um pulso de corrente o qual pode ser aplicado em um elemento de sensorde acordo com um método de fabricação de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 28 mostra um diagrama de sinal de saída versus comprimento de pulso de corrente de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 29 mostra um diagrama de corrente versus tempo com pulsos de corrente de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção os quais podem ser aplicados nos elementos de sensor de acordo com um método da presente invenção.

Figura 30 mostra outra diagrama de corrente versus tempo que mostra uma modalidade exemplar de um pulso de corrente aplicado em um elemento de sensor tal como um eixo de acordo com um método de uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 31 mostra um diagrama de sinal e eficiência de sinal versus corrente de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 32 é uma vista em corte transversal de um elemento de sensor que tem uma densidade de corrente elétrica de PCME de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 33 mostra uma vista em corte transversal de um elemento de sensor e uma densidade de corrente de pulso elétrico em diferentes e crescentes níveis de corrente de pulso de acordo com uma modalidade e-xemplar da presente invenção.

Figuras 34a e 34b mostram um espaçamento conseguido com diferentes pulsos de corrente de fluxos magnéticos em elementos de sensor de acordo com a presente invenção.

Figura 35 mostra um diagrama de corrente versus tempo de um pulso de corrente como este pode ser aplicado em um elemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 36 mostra uma conexão elétrica de múltiplos pontos em um elemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.Figura 37 mostra um suporte de conexão elétrica de múltiploscanais com pontos de contato carregados por mola para aplicar um pulso decorrente no elemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplarda presente invenção.

Figura 38 mostra um sistema de eletrodos com um número au-mentado de pontos de conexão elétrica de acordo com uma modalidade e-xemplar da presente invenção.

Figura 39 mostra uma modalidade exemplar do sistema de ele-trodos da Figura 37.

Figura 40 mostra grampos de retenção de processamento deeixo utilizados para um método de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção.

Figura 41 mostra uma região de codificação de campo dupla dèum elemento de sensor de acordo com a presente invenção.

Figura 42 mostra uma etapa de processo de uma codificação decampo dupla seqüencial de acordo com uma modalidade exemplar da pre-sente invenção.

Figura 43 mostra outra etapa de processo da codificação decampo dupla de acordo com outra modalidade exemplar da presente inven-ção.

Figura 44 mostra outra modalidade exemplar de um elemento desensor com uma ilustração de uma aplicação de pulso de corrente de acordocom outra modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 45 mostra diagramas esquemáticos para descrever asdireções de fluxo magnético nos elementos de sensor de acordo com a pre-sente invenção quando nenhuma tensão é aplicada.

Figura 46 mostra as direções de fluxo magnético do elemento desensor da Figura 45 quando uma força é aplicada.

Figura 47 mostra o fluxo magnético dentro do eixo codificado dePCM da Figura 45 quando a direção de torque aplicado está mudando.

Figura 48 mostra um sistema de acionamento de corrente depulso sincronizado de 6 canais de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção.

Figura 49 mostra uma representação simplificada de um sistemade eletrodos de acordo com outra modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 50 é uma representação de um elemento de sensor deacordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 51 é outra modalidade exemplar de um elemento de sen-sor de acordo com a presente invenção que tem uma região de detecção deprocesso de PCME com duas regiões de campo de pinagem.

Figura 52 é uma representação esquemática para explicar ummétodo de fabricação de acordo com uma modalidade exemplar da presenteinvenção para fabricar um elemento de sensor com uma região codificada eregiões de pinagem.

Figura 53 é outra representação esquemática de um elementode sensor de acordo com uma modalidade exemplar da presente invençãofabricado de acordo com um método de fabricação de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 54 é uma representação esquemática simplificada paraexplicar adicionalmente uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 55 é outra representação esquemática simplificada paraexplicar adicionalmente uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 56 mostra uma aplicação de um sensor de torque de a-cordo com uma modalidade exemplar da presente invenção em uma caixade marchas de um motor.

Figura 57 mostra um sensor de torque de acordo com uma mo-dalidade exemplar da presente invenção.

Figura 58 mostra uma ilustração esquemática de componentesde um dispositivo de detecção de torque sem contato de acordo com umamodalidade exemplar da presente invenção.

Figura 59 mostra os componentes de um dispositivo de detecçãode acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 60 mostra disposições de bobinas com um elemento desensor de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 61 mostra uma eletrônica de sensor de canal único deacordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 62 mostra um sistema protegido de curto circuito, de canal duplo de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

Figura 63 mostra um sensor de acordo com outra modalidadeexemplar da presente invenção.

Figura 64 ilustra uma modalidade exemplar de um conjunto deunidade de sensor secundário de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção.

Figura 65 ilustra duas configurações de uma disposição geomé-trica de sensor primário e de sensor secundário de acordo com uma modali-dade exemplar da presente invenção.

Figura 66 é uma representação esquemática para explicar queum espaçamento entre a unidade de sensor secundário e o sensor principalé por exemplo tão pequeno quanto possível.

Figura 67 é uma modalidade que mostra um equipamento decodificação de sensor primário.

Figura 68 até Figura 74 mostram diferentes vistas de um eixomagnetizável durante um método para ajustar a magnetizaçao do eixo deacordo com uma modalidade da invenção.

Figura 75 mostra uma rede para ajustar uma magnetizaçao deum eixo de acordo com uma primeira modalidade da invenção.

Figura 76 mostra uma rede para ajustar uma magnetizaçao deum eixo de acordo com uma segunda modalidade da invenção.

Figuras 77A, 77B mostram uma rede para ajustar uma magneti-zaçao de um eixo de acordo com uma terceira modalidade da invenção.

Figura 77C mostra uma rede para ajustar uma magnetizaçao deum eixo de acordo com uma quarta modalidade da invenção.

Figura 78A até Figura 78C mostram esquemas para ilustrar a invenção.

Figura 79 mostra uma rede para magnetizar um eixo de acordocom uma modalidade exemplar da invenção.

Figura 80 até Figura 82 ilustram diagramas de corrente versustempo de acordo com um método para magnetizar um eixo de acordo comuma modalidade exemplar da invenção.

Figura 83 mostra uma rede para magnetizar um eixo de acordocom uma modalidade exemplar da invenção.

Figura 84 mostra uma rede para magnetizar um eixo de acordocom uma modalidade exemplar da invenção.

Figura 85 é uma vista em corte transversal esquemática de umeixo magnetizado.

Figura 86 é uma vista em corte transversal esquemática de umeixo magnetizado, magnetizado de acordo com uma modalidade exemplarda invenção.

Figura 87 ilustra um diagrama de corrente versus tempo de a-cordo com um método para magnetizar um eixo de acordo com uma modali-dade exemplar da invenção que mostra uma alternativa ao diagrama de cor-rente versus tempo de acordo com a Figura 80 ou a Figura 82.

Figura 88 ilustra um diagrama de corrente versus tempo de a-cordo com um método para magnetizar um eixo de acordo com uma modali-dade exemplar da invenção que mostra uma alternativa ao diagrama de cor-rente versus tempo de acordo com a Figura 81.

Figura 89 ilustra um diagrama de corrente versus tempo de a-cordo com um método para magnetizar um eixo de acordo com uma modali-dade exemplar da invenção que mostra uma alternativa adicional ao diagra-ma de corrente versus tempo de acordo com a Figura 81.

Figura 90 mostra uma rede para magnetizar um eixo de acordocom uma modalidade exemplar da invenção.

Figura 91 até Figura 93 ilustram um sensor de fluxo de acordocom uma modalidade exemplar da invenção.

Figura 94 ilustra uma bobina de desmagnetização disposta emum dispositivo de sensor.

Figura 95 mostra um diagrama que ilustra a supressão de histe-rese na dependência do estado de operação da bobina de desmagnetizaçãoda Figura 94.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES EXEMPLARES DA INVENÇÃO

Está descrito um sensor que tem um elemento de sensor tal como um eixo em que o elemento de sensor pode ser fabricado de acordo comas seguintes etapas de fabricação

- aplicar um primeiro pulso de corrente no elemento de sensor;

- em que o primeiro pulso de corrente é aplicado de modo queexista um primeiro fluxo de corrente em uma primeira direção ao longo deum eixo longitudinal do elemento de sensor;

- em que o primeiro pulso de corrente é tal que a aplicação dopulso de corrente gera uma região magneticamente codificada no elementode sensor.

Está descrito que um segundo pulso de corrente adicional podeser aplicado no elemento de sensor. O segundo pulso de corrente pode seraplicado de modo que exista um segundo fluxo de corrente em uma direçãoao longo do eixo longitudinal do elemento de sensor.

Está descrito que as direções do primeiro e do segundo pulsosde corrente podem ser opostas uma à outra. Também, cada um do primeiroe do segundo pulsos de corrente pode ter uma envoltória ascendente e umaenvoltória descendente. Por exemplo, a envoltória ascendente é mais ín-greme do que a envoltória descendente.

Acredita-se que a aplicação de um pulso de corrente pode cau-sar uma estrutura de campo magnético no elemento de sensor tal que emuma vista em corte transversal do elemento de sensor, existe um primeirofluxo magnético circular que tem uma primeira direção e um segundo fluxomagnético que tem uma segunda direção. O raio do primeiro fluxo magnéticopode ser maior do que o raio do segundo fluxo magnético. Em eixos que temum corte transversal não circular, o fluxo magnético não é necessariamentecircular mas pode ter uma forma que corresponde essencialmente a sendoadaptada ao corte transversal do respectivo elemento de sensor.Acredita-se que se nenhum torque for aplicado em um elementode sensor, não existe nenhum campo magnético ou essencialmente nenhumcampo magnético detectável no exterior. Quando um torque ou uma força éaplicado no elemento de sensor, existe um campo magnético emanado doelemento de sensor o qual pode ser detectado por meio de bobinas adequa-das. Isto será descrito em mais detalhes a seguir.

Um sensor de torque pode ter uma superfície circunferencial quecircunda uma região de núcleo do elemento de sensor. O primeiro pulso decorrente é introduzido no elemento de sensor em uma primeira localizaçãona superfície circunferencial de modo que exista um primeiro fluxo de corren-te na primeira direção na região de núcleo do elemento de sensor. O primei-ro pulso de corrente é descarregado do elemento de sensor em uma segun-da localização na superfície circunferencial. A segunda localização está auma distância na primeira direção da primeira localização. O segundo pulsode corrente pode ser introduzido no elemento de sensor na segunda locali-zação ou adjacente à segunda localização na superfície circunferencial demodo que exista o segundo fluxo de corrente na segunda direção na regiãode núcleo ou adjacente à região de núcleo no elemento de sensor. O segun-do pulso de corrente pode ser descarregado do elemento de sensor na pri-meira localização ou adjacente à primeira localização na superfície circunfe-rencial.

Como já acima indicado, o elemento de sensor pode ser um ei-xo. A região de núcleo de tal eixo pode estender-se dentro do eixo ao longode sua extensão longitudinal de modo que a região de núcleo circunde umcentro do eixo. A superfície circunferencial do eixo é a superfície externa doeixo. A primeira e a segunda localizações são as respectivas regiões circun-ferenciais no exterior do eixo. Pode existir um número limitado de porções decontato as quais constituem tais regiões. As regiões de contato reais podemser providas, por exemplo, pela provisão de regiões de eletrodo feitas deanéis de latão como eletrodos. Também, um núcleo de um condutor podeser enlaçado ao redor do eixo para prover um bom contato elétrico entre umcondutor tal como um cabo sem isolamento e o eixo.O primeiro pulso de corrente e também o segundo puíso de cor-rente podem não ser aplicados no elemento de sensor em uma face de ex-tremidade do elemento de sensor. O primeiro pulso de corrente pode ter ummáximo entre 40 e 1400 Ampères ou entre 60 e 800 Ampères ou entre 75 e600 Ampères ou entre 80 e 500 Ampères. O pulso de corrente pode ter ummáximo tal que uma codificação apropriada seja causada no elemento desensor. No entanto, devido a diferentes materiais os quais podem ser utiliza-dos e a diferentes formas do elemento de sensor e diferentes dimensões doelemento de sensor, um máximo de pulso de corrente pode ser ajustado deacordo com estes parâmetros. O segundo pulso pode ter um máximo similarou pode ter um máximo aproximadamente 10, 20, 30, 40 ou 50% menor doque o primeiro máximo. No entanto, o segundo pulso pode também ter ummáximo mais alto tal como 10, 20, 40, 50, 60 ou 80% mais alto do que o pri-meiro máximo.

Uma duração destes pulsos pode ser a mesma. No entanto, épossível que o primeiro pulso tenha uma duração significativamente maislonga do que o segundo pulso. No entanto, é também possível que o segun-do pulso tenha uma duração mais longa do que o primeiro pulso.

O primeiro e/ou segundo pulsos de corrente podem ter uma pri-meira duração do início do pulso até o máximo e podem ter uma segundaduração do máximo para essencialmente o final do pulso. A primeira dura-ção pode ser significativamente mais longa do que a segunda duração. Porexemplo, a primeira duração pode ser menor do que 300 ms em que a se-gunda duração pode ser maior do que 300 ms. No entanto, é também possí-vel que a primeira duração seja menor do que 200 ms enquanto que a se-gunda duração seja maior do que 400 ms. Também, a primeira duração po-de estar entre 20 e 150 ms enquanto que a segunda duração pode estar en-tre 180 e 700 ms.

Como já acima indicado, é possível aplicar uma pluralidade deprimeiros pulsos de corrente mas também uma pluralidade de segundos pul-sos de corrente. O elemento de sensor pode ser feito de aço enquanto que oaço pode compreender o níquel. O material de sensor utilizado para o sen-sor primário ou para o elemento de sensor pode ser 50NiCr13 ou X4CrNi13-4 ou X5CrNiCuNb16-4 ou X20CrNi17-4 ou X46CM3 ou X20CM3 ou14NiCr14 ou S155 como apresentado na DIN 1.2721 ou 1.4313 ou 1.4542ou 1.2787 ou 1.4034 ou 1.4021 ou 1.5752 ou 1.6928.

O primeiro pulso de corrente pode ser aplicado por meio de umsistema de eletrodos que tem pelo menos um primeiro eletrodo e um segun-do eletrodo. O primeiro eletrodo está localizado na primeira localização ouadjacente à primeira localização e o segundo eletrodo está localizado nasegunda localização ou adjacente à segunda localização.

Cada um do primeiro e do segundo eletrodos pode ter uma plu-ralidade de pinos de eletrodo. A pluralidade de pinos de eletrodo de cada umdo primeiro e do segundo eletrodos pode estar disposta circunferencialmenteao redor do elemento de sensor de modo que o elemento de sensor sejacontactado pelos pinos de eletrodo do primeiro e do segundo eletrodos emuma pluralidade de pontos de contato em uma superfície circunferencial ex-terna do eixo na primeira e na segunda localizações.

Como acima indicado, ao invés de pinos de eletrodo superfíciesde eletrodo laminares ou bidimensionais podem ser aplicadas. Por exemplo,as superfícies de eletrodo estão adaptadas a superfícies do eixo de modoque um bom contato entre os eletrodos e o material do eixo possa ser asse-gurado.

Pelo menos um do primeiro pulso de corrente e pelo menos umdo segundo pulso de corrente podem ser aplicados no elemento de sensorde modo que o elemento de sensor tenha uma região magneticamente codi-ficada de modo que em uma direção essencialmente perpendicular a umasuperfície do elemento de sensor, a região magneticamente codificada doelemento de sensor tenha uma estrutura de campo magnético tal que existaum primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxomagnético em uma segunda direção. A primeira direção pode ser oposta àsegunda direção.

Em uma vista em corte transversal do elemento de sensor, podeexistir um primeiro fluxo magnético circular que tem a primeira direção e umprimeiro raio e um segundo fluxo magnético circular que tem a segunda direção e um segundo raio. O primeiro raio pode ser maior do que o segundo raio.

Mais ainda, os elementos de sensor podem ter uma primeira zona de pinagem adjacente à primeira localização e uma segunda zona de pinagem adjacente à segunda localização.

As zonas de pinagem podem ser fabricadas de acordo com oseguinte método de fabricação. De acordo com este método, para formar aprimeira zona de pinagem, na primeira localização ou adjacente à primeiralocalização, um terceiro pulso de corrente é aplicado sobre a superfície circunferencial do elemento de sensor de modo que exista um terceiro fluxo decorrente na segunda direção. O terceiro fluxo de corrente é descarregado doelemento de sensor em uma terceira localização a qual está deslocada daprimeira localização na segunda direção.

Para formar a segunda zona de pinagem, na segunda localização ou adjacente à segunda localização, um quarto pulso de corrente podeser aplicado sobre a superfície circunferencial no elemento de sensor demodo que exista um quarto fluxo de corrente na primeira direção. O quartofluxo de corrente é descarregado em uma quarta localização a qual estádeslocada da segunda localização na primeira direção.

Um sensor de torque pode ser provido que compreende um primeiro elemento de sensor com uma região magneticamente codificada emque o primeiro elemento de sensor tem uma superfície. Em uma direção essencialmente perpendicular à superfície do primeiro elemento de sensor, aregião magneticamente codificada do primeiro elemento de sensor pode teruma estrutura de campo magnético tal que exista um primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxo magnético em uma segunda direção. A primeira e a segunda direções podem ser opostas uma à outra.

O sensor de torque pode ainda compreender um segundo elemento de sensor com pelo menos um detector de campo magnético. O segundo elemento de sensor pode estar adaptado para detectar as variaçõesna região magneticamente codificada. Mais precisamente, o segundo ele-mento de sensor pode estar adaptado para detectar as variações em umcampo magnético emitido da região magneticamente codificada do primeiroelemento de sensor.

A região magneticamente codificada pode estender-se longitudi-nalmente ao longo de uma seção do primeiro elemento de sensor, mas nãoestende-se de uma face de extremidade do primeiro elemento de sensor atéa outra face de extremidade do primeiro elemento de sensor. Em outras pa-lavras, a região magneticamente codificada não estende-se ao longo de todoo primeiro elemento de sensor mas somente ao longo de uma sua seção.

O primeiro elemento de sensor pode ter variações no material doprimeiro elemento de sensor causadas por pelo menos um pulso ou pico decorrente aplicado no primeiro elemento de sensor para alterar a região mag-neticamente codificada ou para gerar a região magneticamente codificada.Tais variações no material podem ser causadas, por exemplo, por resistên-cias de contato diferentes entre os sistemas de eletrodos para aplicar os pul-sos de corrente e a superfície do respectivo elemento de sensor. Tais varia-ções podem, por exemplo, ser marcas de queimadura ou variações de corou sinais de um recozimento.

As variações podem estar em uma superfície externa do ele-mento de sensor e não nas faces de extremidade do primeiro elemento desensor já que os pulsos de corrente são aplicados na superfície externa doelemento de sensor mas não nas suas faces de extremidade.

Um eixo para um sensor magnético pode ser provido que tem,em um corte transversal, pelo menos dois laços magnéticos circulares quecorrem em direções opostas. Tal eixo é acreditado ser fabricado de acordocom o método de fabricação acima descrito.

Mais ainda, um eixo pode estar provido que tem pelo menos doislaços magnéticos circulares os quais estão dispostos concentricamente.

Um eixo para um sensor de forque pode estar provido o qual éfabricado de acordo com as seguintes etapas de fabricação onde primeira-mente um primeiro pulso de corrente é aplicado no eixo. O primeiro pulso decorrente é aplicado no eixo de modo que exista um primeiro fluxo de corren-te em uma primeira direção ao longo de um eixo longitudinal do eixo. O pri-meiro pulso de corrente é tal que a aplicação do pulso de corrente gera umaregião magneticamente codificada no eixo. Isto pode ser feito pela utilizaçãode um sistema de eletrodos como acima descrito e pela aplicação de pulsosde corrente como acima descrito.

Um sistema de eletrodos pode estar provido para aplicar picosde corrente em um elemento de sensor para um sensor de torque, o sistemade eletrodos tendo pelo menos um primeiro eletrodo e um segundo eletrodoem que o primeiro eletrodo está adaptado para localização em uma primeiralocalização sobre uma superfície externa do elemento de sensor. Um se-gundo eletrodo está adaptado para localização em uma segunda localizaçãosobre a superfície externa do elemento de sensor. O primeiro e o segundoeletrodos estão adaptados para aplicar e descarregar pelo menos um pulsode corrente na primeira e na segunda localizações de modo que os fluxos decorrente dentro da região de núcleo do elemento de sensor são causados. Opelo menos um pulso de corrente é tal que uma região magneticamente co-dificada é gerada em uma seção do elemento de sensor.

O sistema de eletrodos pode compreender pelo menos dois gru-pos de eletrodos, cada um compreendendo uma pluralidade de pinos de ele-trodo. Os pinos de eletrodo de cada eletrodo estão dispostos em um círculode modo que o elemento de sensor seja contactado pelos pinos de eletrododo eletrodo em uma pluralidade de pontos de contato em uma superfície ex-terna do elemento de sensor.

A superfície externa do elemento de sensor não inclui as facesde extremidade do elemento de sensor.

A Figura 1 mostra uma modalidade exemplar de um sensor detorque de acordo com a presente invenção. O sensor de torque compreendeum primeiro elemento de sensor ou eixo 2 que tem um corte transversal re-tangular. O primeiro elemento de sensor 2 estende-se essencialmente aolongo da direção indicada com X. Em uma porção média do primeiro ele-mento de sensor 2, existe a região codificada 4. A primeira localização estáindicada pelo número de referência 10 e indica uma extremidade da regiãocodificada e uma segunda localização está indicada pelo número de refe-rência 12 o qual indica outra extremidade da região codificada ou da região aser magneticamente codificada 4. As setas 14 e 16 indicam a aplicação deum pulso de corrente. Como indicado na Figura 1, um primeiro pulso de cor-rente é aplicado no primeiro elemento de sensor 2 em uma região externaadjacente ou próxima da primeira localização 10. Por exemplo, como seráposteriormente descrito em detalhes adicionais, a corrente é introduzida noprimeiro elemento de sensor 2 em uma pluralidade de pontos ou regiõespróximas da primeira localização e por exemplo circundando a superfícieexterna do primeiro elemento de sensor 2 ao longo da primeira localização10. Como indicado com a seta 16, o pulso de corrente é descarregado doprimeiro elemento de sensor 2 próximo ou adjacente ou na segunda locali-zação 12, por exemplo, em uma pluralidade de localizações ao longo da ex-tremidade da região 4 a ser codificada. Como já anteriormente indicado, umapluralidade de pulsos de corrente pode ser aplicada em sucessão, estes po-dem ter direções alternadas da localização 10 para a localização 12 ou dalocalização 12 para a localização 10.

O número de referência 6 indica um segundo elemento de sen-sor o qual é por exemplo uma bobina conectada a uma eletrônica de contro-lador 8. A eletrônica de controlador 8 pode estar adaptada para processaradicionalmente um sinal emitido pelo segundo elemento de sensor 6 de mo-do que um sinal de saída possa emitir do circuito de controle que correspon-de a um torque aplicado no primeiro elemento de sensor 2. O circuito decontrole 8 pode ser um circuito analógico ou digital. O segundo elemento desensor 6 está adaptado para detectar um campo magnético emitido pela re-gião codificada 4 do primeiro elemento de sensor.

Acredita-se que, como já acima indicado, se não existir uma ten-são ou uma força aplicada no primeiro elemento de sensor 2, não existe es-sencialmente nenhum campo detectado pelo segundo elemento de sensor 6.No entanto, no caso de uma tensão ou uma força ser aplicada no elementode sensor primário 2, existe uma variação no campo magnético emitido pelaregião codificada de modo que um aumento de um campo magnético de presença de praticamente nenhum campo é detectado pelo segundo elemento de sensor 6.

Precisa ser notado que de acordo com outras modalidades exemplares da presente invenção, mesmo se não existir nenhuma tensão aplicada no primeiro elemento de sensor, pode ser possível que exista umcampo magnético detectável fora ou adjacente à região codificada 4 do primeiro elemento de sensor 2. No entanto, deve ser notado que uma tensão aplicada no primeiro elemento de sensor 2 causa uma variação do campomagnético emitido pela região codificada 4.

A seguir, com referência às Figuras 2a, 2b, 3, 3b e 4, um métodopara fabricar um sensor de torque de acordo com uma modalidade exemplarda presente invenção será descrito. Especificamente, o método refere-se àmagnetização da região magneticamente codificada 4 do primeiro elementode sensor 2.

Como pode ser visto da Figura 2a, uma corrente I é aplicada emuma região de extremidade de uma região 4 a ser magneticamente codifica-da. Esta região de extremidade como já acima indicada está indicada com onúmero de referência 10 e pode ser uma região circunferencial sobre a su-perfície externa do primeiro elemento de sensor 2. A corrente I é descarre-gada do primeiro elemento de sensor 2 em outra área de extremidade daregião magneticamente codificada (ou da região a ser magneticamente codi-ficada) a qual está indicada pelo número de referência 12 e também referidacomo uma segunda localização. A corrente é tomada do primeiro elementode sensor em uma sua superfície externa, por exemplo circunferencialmenteem regiões próximas ou adjacentes à localização 12. Como indicado pelalinha tracejada entre as localizações 10 e 12, a corrente I introduzida na ouao longo da localização 10 no primeiro elemento de sensor flui através deuma região de núcleo ou paralela a uma região de núcleo para a localização12. Em outras palavras, a corrente I flui através da região 4 a ser codificadano primeiro elemento de sensor 2.

A Figura 2b mostra uma vista em corte transversal ao longo deAA'. Na representação esquemática da Figura 2b, o fluxo de corrente estáindicado no plano da Figura 2b como uma cruz. Aqui, o fluxo de correnteestá indicado em uma porção central da corte transversal do primeiro ele-mento de sensor 2. Acredita-se que esta introdução de um pulso de correnteque tem uma forma como acima descrito ou a seguir e que tem um máximocomo acima descrito ou a seguir causa uma estrutura de fluxo magnético 20na vista em corte transversal com uma direção de fluxo magnético em umadireção aqui na direção horária. A estrutura de fluxo magnético 20 apresen-tada na Figura 2b está apresentada essencialmente circular. No entanto, aestrutura de fluxo magnético 20 pode ser adaptada à corte transversal realdo primeiro elemento de sensor 2 e pode ser, por exemplo, mais elíptica.

As Figuras 3a e 3b mostram uma etapa do método de acordocom uma modalidade exemplar da presente invenção a qual pode ser apli-cada após a etapa apresentada nas Figuras 2a e 2b. A Figura 3a mostra umprimeiro elemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção com a aplicação de um segundo pulso de corrente e aFigura 3b mostra uma vista em corte transversal ao longo de BB' do primeiroelemento de sensor 2.

Como pode ser visto da Figura 3a em comparação com a Figura2a, na Figura 3a, a corrente I indicada pela seta 16 é introduzida no elemen-to de sensor 2 na ou a adjacente à localização 12 e é descarregada ou to-mada do elemento de sensor 2 na ou adjacente à localização 10. Em outraspalavras, a corrente é descarregada na Figura 3a em uma localização ondeesta foi introduzida na Figura 2a e vice-versa. Assim, a introdução e a des-carga da corrente I no primeiro elemento de sensor 2 na Figura 3a podecausar uma corrente através da região 4 a ser magneticamente codificadaoposta ao respectivo fluxo de corrente na Figura 2a.

A corrente está indicada na Figura 3b em uma região de núcleodo elemento de sensor 2. Como pode ser visto de uma comparação das Fi-guras 2b e 3b, a estrutura de fluxo magnético 22 tem uma direção oposta àestrutura de fluxo de corrente 20 na Figura 2b.

Como anteriormente indicado, as etapas apresentadas nas Figu-ras 2, 2b e 3a e 3b podem ser aplicadas individualmente ou podem ser apli-cadas em sucessão uma à outra. Quando primeiramente, a etapa apresen-tada nas Figuras 2a e 2b é executada e então a etapa apresentada nas Fi-guras 3a e 3b, uma estrutura de fluxo magnético como apresentado na vistaem corte transversal através da região codificada 4 apresentada na Figura 4pode ser causada. Como pode ser visto da Figura 4, as duas estruturas defluxo de corrente 20 e 22 estão codificadas na região codificada juntas. As-sim, em uma direção essencialmente perpendicular a uma superfície do pri-meiro elemento de sensor 2, em uma direção do núcleo do elemento desensor 2, existe um primeiro fluxo magnético que tem uma primeira direção eentão subjacente existe um segundo fluxo magnético que tem uma segundadireção. Como indicado na Figura 4, as direções de fluxo podem ser opostasuma a outra.

Assim, se não existir nem um torque aplicado no primeiro ele-mento de sensor de torque 2, as duas estruturas de fluxo magnético 20 e 22podem cancelar uma à outra de modo que não exista essencialmente ne-nhum campo magnético no exterior da região codificada. No entanto, no ca-so em que uma tensão ou uma força é aplicada no primeiro elemento desensor 2, as estruturas de campo magnético 20 e 22 cessam de cancelaruma à outra de modo que existe um campo magnético que ocorre no exteriorda região codificada o qual pode então ser detectado por meio do elementode sensor secundário 6. Isto será a seguir descrito em detalhes adicionais.

A Figura 5 mostra outra modalidade exemplar de um primeiroelemento de sensor 2 de acordo com uma modalidade exemplar da presenteinvenção como pode ser utilizado em um sensor de torque de acordo comuma modalidade exemplar o qual é fabricado de acordo com um método defabricação de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.Como pode ser visto da Figura 5, o primeiro elemento de sensor 2 tem umaregião codificada 4 a qual é por exemplo codificada de acordo com as eta-pas e as disposições apresentadas nas Figuras 2a, 2b, 3a, 3b e 4.

Adjacentes às localizações 10 e 12, estão providas as regiõesde pinagem 42 e 44. Estas regiões 42 e 44 são providas para evitar umadispersão da região codificada 4. Em outras palavras, as regiões de pinagem42 e 44 podem permitir um início e um fim mais definido da região codificada 4.

Em resumo, a primeira região de pinagem 42 pode estar adaptada para introduzir uma corrente 38 próximo ou adjacente da primeira localização 10 no primeiro elemento de sensor 2 no mesmo modo como descrito,por exemplo, com referência à Figura 2a. No entanto, a corrente I é descarregada do primeiro elemento de sensor 2 em uma primeira localização 30 aqual está a uma distância da extremidade da região codificada próxima ouna localização 10. Esta localização adicional está indicada pelo número dereferência 30. A introdução deste pulso de corrente I adicional está indicadapela seta 38 e a sua descarga está indicada pela seta 40. Os pulsos de corente podem ter o mesmo máximo de modelagem de forma como acimadescrito.

Para gerar a segunda região de pinagem 44, uma corrente é introduzida no primeiro elemento de sensor 2 em uma localização 32 a qual está a uma distância da extremidade da região codificada 4 próxima ou adjacente à localização 12. A corrente é então descarregada do primeiro elemento de sensor 2 na ou próximo da localização 12. A introdução do pulsode corrente I está indicada pelas setas 34 e 36.

As regiões de pinagem 42 e 44 por exemplo são tais que as estruturas de fluxo magnético destas regiões de pinagem 42 e 44 são opostasàs respectivas estruturas de fluxo magnético adjacentes na região codificada4 adjacente. Como pode ser visto da Figura 5 as regiões de pinagem podemser codificadas no primeiro elemento de sensor 2 após a codificação ou acodificação completa da região codificada 4.

A Figura 6 mostra outra modalidade exemplar da presente invenção onde não existe nenhuma região de codificação 4. Em outras palavras, de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, asregiões de pinagem podem ser codificadas no primeiro elemento de sensor 2antes da codificação real da região magneticamente codificada 4.

A Figura 7 mostra um fluxograma simplificado de um métodopara fabricar um primeiro

elemento de sensor 2 para um sensor de torque de acordo com uma modali-dade exemplar da presente invenção.

Após o início na etapa S1, o método continua para a etapa S2onde um primeiro pulso é aplicado como descrito com referência às Figuras2a e 2b. Então, após a etapa S2, o método continua para a etapa S3 ondeum segundo pulso é aplicado como descrito com referência às Figuras 3a e3b.

Então, o método continua para a etapa S4 onde é decidido se asregiões de pinagem devem codificadas no primeiro elemento de sensor 2 ounão. Se for decidido na etapa S4 que não existirão as regiões de pinagem, ométodo continua diretamente para a etapa S7 onde este termina.

Se for decidido na etapa S4 que as regiões de pinagem devemser codificadas no primeiro elemento de sensor 2, o método continua paraetapa S5 onde um terceiro pulso é aplicado na região de pinagem 42 na di-reção indicada pelas setas 38 e 40 e na região de pinagem 44 indicada pe-las setas 34 e 36. Então, o método continua para a etapa S6 onde pulsos deforça são aplicados nas respectivas regiões de pinagem 42 e 44. Para a re-gião de pinagem 42, um pulso de força é aplicado tendo uma direção opostaà direção indicada pelas setas 38 e 40. Também, na região de pinagem 44,um pulso de força é aplicado na região de pinagem que tem uma direçãooposta às setas 34 e 36. Então, o método continua para a etapa S7 ondeeste termina.

Em outras palavras, por exemplo dois pulsos são aplicados paraa codificação da região magnetiçamente codificada 4. Estes pulsos de cor-rente por exemplo tem uma direção oposta. Além disso, dois pulsos que res-pectivamente tem respectivas direções são aplicados na região de pinagem42 e na região de pinagem 44.

A Figura 8 mostra um diagrama de corrente versus tempo dospulsos aplicados na região magnetiçamente codificada 4 e nas regiões depinagem. A direção positiva do eixo geométrico y do diagrama na Figura 8indica um fluxo de corrente na direção x e a direção negativa do eixo geomé-tricô y da Figura 8 indica um fluxo de corrente na direção y.

Como pode ser visto da Figura 8 para codificar a região magneticamente codificada 4, primeiramente um pulso de corrente é aplicado quetem uma direção na direção x. Como pode ser visto da Figura 8, a envoltóriaascendente do pulso é muito íngreme enquanto que a envoltória descendente tem uma direção relativamente longa em comparação com a direção daenvoltória ascendente. Como apresentado na Figura 8, o pulso pode ter ummáximo de aproximadamente 75 Ampères. Em outras aplicações, o pulsopode não ser tão íngreme como apresentado na Figura 8. No entanto, a borda ascendente poderia ser mais íngreme ou poderia ter uma duração maiscurta do que a envoltória descendente.

Então, um segundo pulso é aplicado na região codificada 4 quetem uma direção oposta. O pulso pode ter a mesma forma que o primeiropulso. No entanto, um máximo do segundo pulso pode também diferir domáximo do primeiro pulso. Apesar de que a forma imediata do pulso podeser diferente.

Então, para codificar as regiões de pinagem, pulsos similares aoprimeiro e ao segundo pulsos podem ser aplicados nas regiões de pinagemcomo descrito com referência às Figuras 5 e 6. Tais pulsos podem ser aplicados nas regiões de pinagem simultaneamente mas também sucessivamente para cada região de pinagem. Como apresentado na Figura 8, os pulsos podem ter essencialmente a mesma forma que o primeiro e o segundopulsos. No entanto, um máximo pode ser menor.

A Figura 9 mostra outra modalidade exemplar de um primeiroelemento de sensor de um sensor de torque de acordo com uma modalidadeexemplar da presente invenção que mostra uma disposição de eletrodo paraaplicar os pulsos de corrente para codificar a região magneticamente codificada 4. Como pode ser visto da Figura 9, um condutor sem um isolamentopode ser enlaçado ao redor do primeiro elemento de sensor 2 o qual, comopode ser visto da Figura 9, pode ser um eixo circular que tem uma cortetransversal circular. Para assegurar uma montagem ajustada do condutorsobre a superfície externa do primeiro elemento de sensor 2, o condutor po-de ser preso como mostrado pelas setas 64.

A Figura 10a mostra outra modalidade exemplar de um primeiroelemento de sensor de acordo com uma modalidade exemplar da presenteinvenção. Mais ainda, a Figura 10a mostra outra modalidade exemplar deum sistema de eletrodos de acordo com uma modalidade exemplar da pre-sente invenção. O sistema de eletrodos 80 e 82 apresentado na Figura 10acontacta o primeiro elemento de sensor 2 o qual tem uma corte transversaltriangular com dois pontos de contato em cada fase do primeiro elemento desensor triangular em cada lado da região 4 a qual deve ser codificada comoa região magneticamente codificada. No todo, existem seis pontos de conta-to em cada lado da região 4. Os pontos de contato individuais podem estarconectados uns nos outros e então conectados em um ponto de contato in-dividual.

Se existir somente um número limitado de pontos de contato en-tre o sistema de eletrodos e o primeiro elemento de sensor 2 e se os pulsosde corrente aplicados forem muito altos, as diferentes resistências de conta-to entre os contatos dos sistemas de eletrodos e o material do primeiro ele-mento de sensor 2 podem causar marcas de queimadura no primeiro ele-mento de sensor 2 no ponto de contato dos sistemas de eletrodos. Estasmarcas de queimadura 90 podem ser mudanças de cor, podem ser pontosde solda, podem ser áreas recozidas ou podem simplesmente ser marcas dequeimadura. De acordo com uma modalidade exemplar da presente inven-ção, o número de pontos de contato é aumentado ou mesmo uma superfíciede contato é provida de modo que tais marcas de queimadura 90 possamser evitadas.

A Figura 11 mostra outra modalidade exemplar de um primeiroelemento de sensor 2 o qual é um eixo que tem uma corte transversal circu-lar de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção. Comopode ser visto da Figura 11, a região magneticamente codificada está emuma região de extremidade do primeiro elemento de sensor 2. De acordocom uma modalidade exemplar da presente invenção, a região magnetica-mente codificada 4 não estende-se ao longo do comprimento total do primei-ro elemento de sensor 2. Como pode ser visto da figura 11, esta pode estarlocalizada em uma sua extremidade. No entanto, precisa ser notado que deacordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, os pulsos decorrente são aplicados de uma superfície circunferencial externa do primeiroelemento de sensor 2 e não da face de extremidade 100 do primeiro elemento de sensor 2.

A seguir, a assim denominada Tecnologia de Detecção de PC-ME ("Codificação Modulada de Corrente de Pulso") será descrita em detalhes, a qual pode, de acordo com uma modalidade exemplar da invenção,ser implementada para magnetizar um objeto magnetizável o qual é entãoparcialmente desmagnetizado de acordo com a invenção. A seguir, a tecnologia de PCME será parcialmente descrita no contexto de detecção de torque. No entanto, este conceito pode ser implementado no contexto de detecção de posição também.

Nesta descrição, existe um número de acrônimos utilizados jáque de outro modo algumas explicações e descrições podem ser difíceis deler. Apesar dos acrônimos "ASIC", "IC", e "PCB" já serem definições padrãodo mercado, existem muitos termos que estão especificamente relacionadosà tecnologia de detecção de NCT baseada em magnetostrição. Deve sernotado que nesta descrição, onde existe uma referência à tecnologia deNCT ou à PCME, esta está referida a modalidades exemplares da presenteinvenção.

A Tabela 1 mostra uma lista de abreviações utilizadas na descrição seguinte da tecnologia de PCME

Tabela 1: Lista de Abreviações

<table>table see original document page 42</column></row><table>Ferromagnético próximo EspecificaçãoIC Circuito Integrado Eletrônica

MFS Sensor de Campo Magnético Sensor

Componente

NCT Torque Sem Contato TecnologiaPCB Placa de Circuito Impresso EletrônicaPCME Codificação Modulada de

Corrente de Pulso Tecnologia

POC Prova de Conceito

RSU Uniformidade de Sinal Rotacional EspecificaçãoSCSP Condicionamento de Sinal &

Processamento de Sinal Eletrônica

SF Campo Único Sensor Primário

SH Hospedeiro de Sensor Sensor Primário

SPHC Campo de Retenção de Processamento

de Eixo Ferram, de Processam.

SSU Unidade de Sensor Secundário Componente de Sensor

A tecnologia de detecção de tensão mecânica baseada em princípio magnético permite projetar e produzir uma ampla faixa de "sensores de parâmetro físico" (como Detecção de Força, Detecção de Torque, e Análisede Diagnóstico de Material) que podem ser aplicados onde os materiais Ferromagnéticos são utilizados. As tecnologias mais comuns utilizadas paraconstruir os sensores "baseados em princípio magnético" são: a medição dedeslocamento diferencial indutivo, (requer um eixo de torção), a medição dasmudanças da permeabilidade dos materiais, e a medição dos efeitos demagnetostrição.

Durante os últimos 20 anos um número de diferentes companhias desenvolveram a sua própria e muito específica solução de como projetare como produzir o sensor de torque baseado em princípio magnético (isto é,ABB, FAST, Frauenhofer Institute, FT, Kubota, MDI, NCTE, RM, Siemens, eoutros). Estas tecnologias estão em vários estágios de desenvolvimento ediferem em "como isto funciona", o desempenho atingível, a confiabilidadedos sistemas, e o custo de fabricação/sistema.

Algumas destas tecnologias requerem que mudanças mecânicassejam feitas no eixo onde o torque deve ser medido (divisas), ou baseiam-seno efeito de torção mecânica (requer um eixo longo que torce sob o torque),ou que alguma coisa será presa no próprio eixo (montar por pressão um anelde certas propriedades na superfície do eixo), ou revestir a superfície do eixocom uma substância especial. Ninguém até agora dominou um processo defabricação de alto volume que possa ser aplicado em (quase) qualquer ta-manho de eixo, conseguindo tolerâncias de desempenho apertadas, e nãoesteja baseado em patentes de tecnologia já existentes.

A seguir, um princípio de magnetostrição com base na Tecnolo-gia de Detecção de Torque Sem Contato (NCT) é descrito que oferece aousuário um grande conjunto de novas características e desempenhos aper-feiçoados, anteriormente não-disponíveis. Esta tecnologia permite a execu-ção de uma medição de torque totalmente integrada (pequena em espaço),em tempo real (alta largura de banda de sinal), a qual é confiável e pode serproduzida a um custo disponível, em quaisquer quantidades desejadas. Estatecnologia é denominada: PCME (para Codificação Modulada de Correntede Pulso) ou Sensor de Torque Transversal de Magnetostrição.

A tecnologia de PCME pode ser aplicada ao eixo sem fazer ne-nhuma mudança mecânica no eixo, ou sem prender nada no eixo. Mais im-portante, a tecnologia de PCME pode ser aplicada em qualquer diâmetro deeixo (a maioria das outras tecnologias tem aqui uma limitação) e não precisagirar/rodar em alta velocidade o eixo durante o processo de codificação (umprocesso de fabricação muito simples e de baixo custo) o que torna estatecnologia muito aplicável para as aplicações de alto volume.

A seguir, uma Estrutura de Campo Magnético (Princípio de Sen-sor) será descrita.

A vida útil do sensor depende de um projeto de campo magnéti-co de "laço fechado". A tecnologia de PCME está baseada em duas estrutu-ras de campo magnético, armazenadas uma por cima da outra, e que cor-rem em direções opostas. Quando nenhuma tensão de torque ou tensão demovimento é aplicada no eixo (também denominado Hospedeiro de Sensor,ou SH) então o SH atuará magneticamente neutro (nenhum campo magnéti-co pode ser detectado no exterior do SH).

A Figura 12 mostra que dois campos magnéticos estão armaze-nados no eixo e correndo em círculos sem fim. O campo externo corre emuma direção, enquanto que o campo interno corre na direção oposta.

A Figura 13 ilustra que a tecnologia de detecção de PCME utilizadois laços de campo magnético Contra Circular que estão armazenados umno topo do outro (modo de Picky-Back).

Quando uma tensão mecânica (como um movimento alternanteou um torque) é aplicado em ambas as extremidades do SH (Hospedeiro deSensor, ou Eixo) magnetizado de PCME então as linhas de fluxo magnéticode ambas as estruturas (ou laços) magnéticas inclinarão em proporção aotorque aplicado.

Como ilustrado na Figura 14, quando nenhuma tensão mecânicaé aplicada no SH as linhas de fluxo magnético estão correndo no seu per-curso original. Quando tensões mecânicas são aplicadas as linhas de fluxomagnético inclinam em proporção à tensão aplicada (como um movimentolinear ou um torque).

Dependendo da direção de torque aplicado (no sentido horárioou anti-horário, em relação ao SH) as linhas de fluxo magnético ou inclinarãopara a direita ou inclinarão para a esquerda. Onde as linhas de fluxo magné-tico atingem o limite da região magneticamente codificada, as linhas de fluxomagnético da camada superior se unirão com as linhas de fluxo magnéticoda camada inferior e vice versa. Isto então formará uma forma toroidal per-feitamente controlada.

Os benefícios de uma tal estrutura magnética são:

- Estruturas de campo magnético parasíticas reduzidas (quaseeliminadas) quando uma tensão mecânica é aplicada no SH (isto resultaráem melhores desempenhos de RSU).

- Rampa de Sinal de Saída de Sensor mais alta já que existemduas camadas "ativas" que complementam uma à outra quando gerando umsinal relativo a tensão mecânica. Explicação: Quando utilizando um projetode sensor de camada única, as linhas de fluxo magnético "inclinadas" quesaem no limite de região de codificação precisam criar uma "passagem deretorno" de um lado do limite para o outro. Este esforço efetua quanto sinalestá disponível para ser detectado e medido fora do SH com a unidade desensor secundária.

- Não existe praticamente nenhuma limitação nas dimensões doSH (eixo) onde a tecnologia de PCME será aplicada. A estrutura de campomagnético de camada dupla pode ser adaptada para quaisquer dimensõesde eixo sólido ou oco.

- As dimensões físicas e os desempenhos de sensor são programáveis em uma faixa muito ampla e portanto podem ser modelados paraa aplicação destinada.

- Este projeto de sensor permite medir as tensões mecânicasque vem de todos os três eixos geométricos de dimensões, incluindo as forças em linha aplicadas no eixo (aplicável como uma célula de carga). Explicação: Os projetos de sensor de magnetostrição anteriores (por exemplo daTecnologia FAST) tem sido limitados a serem sensíveis em somente doiseixos geométricos dimensionais, e nao podiam medir as forças em linha.

Referindo à Figura 15, quando um torque é aplicado ao SH, aslinhas de fluxo magnético de ambos os laços magnéticos Contra Circularesestão conectando umas às outras nos limites de região de sensor.

Quando uma tensão de torque mecânico é aplicada no SH entãoo campo magnético não mais correrá ao redor em círculos mais inclinaráligeiramente em proporção à tensão de torque aplicada. Isto fará com que aslinhas de campo magnético de uma camada conectem nas linhas de campomagnético na outra camada, e com isto formam uma forma toroidal.

Referindo à Figura 16, uma apresentação exagerada está mostrada de como a linha de fluxo magnético formará uma estrutura toroidal inclinada quando altos níveis de torque são aplicados no SH.

A seguir, as características e benefício do Processo de Codificação de PCM (PCME) serão descritas.A tecnologia de detecção de NCT de magnetostrição da NCTEde acordo com a presente invenção oferece características de detecção dealto desempenho como:

- Nenhuma mudança mecânica requerida no Hospedeiro deSensor (os eixos já existentes podem ser utilizados como são)

- Nada precisa ser preso no Hospedeiro de Sensor (portanto na-da pode cair ou mudar ao longo da vida útil do eixo = alto MTBF)

- Durante a medição o SH pode girar, alternar ou mover emqualquer velocidade desejada (sem limitações de rtm)

- Muito bom desempenho de RSU (Uniformidade de Sinal Rotacional)

- Excelente linearidade de medição (até 0,01% de FS)

- Alta repetitibilidade de medição

- Resolução de sinal muito alta (melhor do que 14 bits)

- Largura de banda de sinal muito alta (melhor do que 10 kHz)

Dependendo do tipo escolhido de tecnologia de detecção demagnetostrição, e do projeto de sensor físico escolhido, o eixo de transmis-são de energia mecânica (também denominado "Hospedeiro de Sensor" ouabreviado "SH") pode ser usado "como está" sem fazer nenhuma mudançamecânica neste ou sem prender nada no eixo. Isto é então denominado umprincípio de medição de Torque Sem Contato "verdadeiro" permitindo que oeixo gire livremente em qualquer velocidade desejada em ambas as direções.

O processo de fabricação de Codificação de PCM (PCME) aquidescrito de acordo com uma modalidade exemplar da presente invençãoprove característica adicional que nenhuma outra tecnologia de magnetostrição pode oferecer (Exclusividade desta tecnologia):

- Uma força de sinal mais do que três vezes em comparaçãocom os processos de codificação de magnetostrição alternativos (como oprocesso de "RS" da FAST).

- Um processo de carregamento de eixo fácil e simples (alto ren-dimento de fabricação).- Nenhum componente móvel durante o processo de codificaçãomagnética (equipamento de fabricação de baixa complexidade = alto MTBF,e custo mais baixo).

- O processo permite que o sensor de NCT seja de "sintonia fina" para conseguir uma precisão alvo de uma fração de um porcento.

- O processo de fabricação permite um "pré-processamento" e"pós-processamento" de eixo no mesmo ciclo de processo (alto rendimentode fabricação)

- A tecnologia de detecção e o processo de fabricação é de razão métrica e portanto são aplicáveis a todos os diâmetros de eixo ou de tubo.

- O processo de Codificação de PCM pode ser aplicado enquanto o SH já está montado (dependendo da acessibilidade) (amigável para a manutenção).

- O sensor final é insensível aos movimentos axiais de eixo (omovimento axial de eixo permissível real depende do "comprimento" físicoda região magneticamente codificada).

- O SH magneticamente codificado permanece neutro e tempouco ou nenhum campo magnético quando nenhuma força (como um torque) é aplicada no SH.

- Sensível as forças mecânicas em todos os três eixos geométricos dimensionais.

A seguir, a Distribuição de Fluxo Magnético no SH será descrita.

A tecnologia de processamento de PCME está baseada na utilização de correntes elétricas, que passam através do SH (Hospedeiro de Sensor ou Eixo) para conseguir a codificação magnética permanente desejada do material Ferromagnético. Para conseguir o desempenho e as carac-terísticas de sensor desejados uma corrente elétrica muito específica e bemcontrolada é requerida. As experiências anteriores que usaram as correntesCC falharam devido à falta de compreensão de quão pequenas quantidadese grandes quantidades de corrente elétrica CC estão deslocando-se atravésde um condutor (neste caso "o condutor" é o eixo de transmissão de energiamecânica, também denominado Hospedeiro de Sensor ou abreviado "SH").

Referindo à Figura 17, uma densidade de corrente elétrica as-sumida em um condutor está ilustrada.

É amplamente assumido que a densidade de corrente elétricaem um condutor está uniformemente distribuída ao longo da corte transver-sal inteira do condutor quando uma corrente elétrica (CC) passa através docondutor.

Referindo à Figura 18, uma pequena corrente elétrica que formaum campo magnético que amarra o percurso de corrente em um condutorestá mostrada.

É a nossa experiência que quando uma pequena quantidade decorrente elétrica (GC) está passando através do condutor que a densidadede corrente é mais alta no centro do condutor. As duas principais razões pa-ra isto são: A corrente elétrica que passa através de um condutor gera umcampo magnético que está amarrando o percurso de corrente no centro docondutor, e a impedância é a menor no centro do condutor.

Referindo à Figura 19, um fluxo típico de pequenas correnteselétricas em um condutor está ilustrado.

Na realidade, no entanto, a corrente elétrica não pode fluir emuma linha "reta" de um pólo de conexão para o outro (similar à forma do raioelétrico no céu).

Em um certo nível de corrente elétrica o campo magnético gerado é grande o bastante para causar uma magnetização permanente do ma-terial de eixo Ferromagnético. Como a corrente elétrica está fluindo próximodo ou no centro do SF, o campo magnético permanentemente armazenadoresidirá na mesma localização: próximo do ou no centro do SH. Quando ago-ra aplicando um torque mecânico ou uma força linear para a oscilação/alternação do eixo, o campo magnético internamente armazenado noeixo responderá pela inclinação de seu percurso de fluxo magnético de a-cordo com a força mecânica aplicada. Como o campo magnético permanentemente armazenado encontra-se profundamente abaixo da superfície deeixo os efeitos mensuráveis são muito pequenos, não uniformes e portantonão-suficientes para construir um sistema de sensor de NCT confiável.

Referindo à Figura 20, uma densidade de corrente uniforme emum condutor em um nível de saturação está mostrada.

Somente no nível de saturação está a densidade de correnteelétrica (quando aplicando CC) uniformemente distribuída na corte transversal inteira do condutor. A quantidade de corrente elétrica para atingir estenível de saturação é extremamente alta e está principalmente influenciadapela corte transversal e a condutividade (impedância) do condutor utilizado.

Referindo à Figura 21, a corrente elétrica que desloca-se sob aou na superfície do condutor (Efeito peculiar) está mostrada.

É também amplamente assumido que quando passando umacorrente alternada (como um sinal de freqüência de rádio) através de umcondutor o sinal está passando através das camadas de superfície do condutor, denominado o Efeito peculiar. A freqüência escolhida da corrente al-ternada define a "localização/posição" e "profundidade" do Efeito peculiar.Em altas freqüências a corrente elétrica se deslocará exatamente na ou próximo da superfície do condutor (A) enquanto que nas freqüências mais baixas (nas regiões de 5 a 10 Hz para um SH de 20 mm de diâmetro) a corrente elétrica alternada penetrará mais no centro da corte transversal do eixo(E). Também, a densidade de corrente relativa é mais alta nas regiões ocupadas por corrente em freqüências de CA mais altas em comparação com adensidade de corrente relativa próxima do centro do eixo em freqüências deCA muito baixas (já que existe mais espaço disponível para a corrente fluir).

Referindo à Figura 22, a densidade de corrente elétrica de umcondutor elétrico (corte transversal a 90 graus ao fluxo de corrente) quandopassando através do condutor uma corrente alternada em diferentes freqüências está ilustrada.

O projeto de campo magnético desejado da tecnologia de sensorde PCME são duas estruturas de campo magnético circulares, armazenadasem duas camadas uma no topo da outra ("Picky-Back") e correm em direções opostas uma à outra (Contra Circular).

Novamente referindo à Figura 13, uma estrutura de sensor mag-nético desejada está mostrada: dois laços magnéticos sem fim colocados umno topo do outro, correndo em direções opostas um ao outro: Projeto deCampo de "Picky-Back" Contra Circular.

Para tornar este projeto de campo magnético altamente sensívela tensões mecânicas que serão aplicadas no SH (eixo), e para gerar o maiorsinal de sensor possível, a estrutura de campo magnético desejada precisaser colocada mais próxima da superfície do eixo. A colocação dos camposmagnéticos circulares próximos do centro do SH causará uma atenuação darampa de sinal de saída de sensor disponível do usuário (a maior parte dosinal de sensor se deslocará através do material de eixo Ferromagnético jáque este tem uma permeabilidade muito mais alta em comparação ao ar), eaumenta a não uniformidade do sinal de sensor (em relação à rotação doeixo e aos movimentos axiais do eixo em relação ao sensor secundário).

Referindo à Figura 23, as estruturas de campo magnético armazenadas próximo da superfície do eixo e armazenadas próximo do centro do eixo estão ilustradas.

Pode ser difícil conseguir a codificação magnética permanentedesejada do SH quando utilizando CA (corrente alternada) já que a polaridade do campo magnético criado está constantemente mudando e pode portanto atuar mais como um sistema de Desmagnetização.

A tecnologia de PCME requer que uma forte corrente elétrica("unipolar" ou CC, para impedir o apagamento da estrutura de campo magnético desejada) esteja deslocando-se logo abaixo da superfície do eixo (para assegurar que o sinal de sensor será uniforme e mensurável no exteriordo eixo). Além disso, uma estrutura de campo magnético Contra Circular, de"Picky-Back" precisa ser formada.

É possível colocar as duas estruturas de campo magnético Contra Circular dentro do eixo armazenando-as dentro do eixo uma após a outra.Primeiro a camada interna será armazenada no SH, e então a camada externa pela utilização de uma força magnética mais fraca (impedindo que acamada interna seja neutralizada e apagada por acidente). Para conseguiristo, as técnicas de codificação de ímã "permanente" conhecidas podem seraplicadas como descrito nas Patentes da tecnologia de FAST, ou pela utilização de uma combinação de codificação de corrente elétrica e a codificação de ímã "permanente".

Um processo de codificação muito mais simples e mais rápidoutiliza "somente" a corrente elétrica para conseguir a estrutura de campomagnético Contra Circular, de "Picky-Back" desejada. A parte mais desafiadora aqui é gerar o campo magnético Contra Circular.

Uma corrente elétrica uniforme produzirá um campo magnéticouniforme, que corre ao redor do condutor elétrico em um ângulo 90 graus,em relação à direção de corrente (A). Quando colocando dois condutoreslado a lado (B) então o campo magnético entre os dois condutores parececancelar o efeito um do outro (C). Apesar de ainda presente, não existe nenhum campo magnético detectável (ou mensurável) entre os dois condutores proximamente colocados. Quando colocando um número de condutores elétricos lado a lado (D) o campo magnético "mensurável" parece ir ao redor doexterior da superfície do condutor formado "plano".

Referindo à Figura 24, os efeitos magnéticos quando olhando nacorte transversal de um condutor com uma corrente uniforme fluindo atravésdeste estão mostrados.

O condutor "plano" ou de forma retangular foi agora dobrado emuma forma de "U". Quando passando uma corrente elétrica através do condutor em forma de "U" então o campo magnético que acompanha as dimensões externas da forma de "U" está cancelando os efeitos mensuráveis nametade interna do "U".

Referindo à Figura 25, a zona dentro do condutor em forma de"U" parece ser magneticamente "Neutra" quando uma corrente elétrica estáfluindo através do condutor.

Quando nenhuma tensão mecânica é aplicada na corte transversal de um condutor em forma de "U" parece que não existe nenhum campo magnético presente dentro do "U" (F). Mais quando dobrando ou torcendo o condutor em forma de "U" o campo magnético não mais acompanharáo seu percurso original (o ângulo de 90 graus em relação ao fluxo de corren-te). Dependendo das forças mecânicas aplicadas, o campo magnético co-meça a mudar ligeiramente o seu percurso. Neste momento o vetor de cam-po magnético que é causado pela tensão mecânica pode ser detectado emedido na superfície do condutor, dentro e fora da forma de "U". Nota: Estefenômeno aplica-se somente em níveis de corrente elétrica muito específi-cos.

O mesmo aplica-se ao projeto de condutor em forma de "O".Quando passando uma corrente elétrica uniforme através de um condutorem forma de "O" (Tubo) os efeitos magnéticos mensuráveis dentro do "O"(Tubo) cancelaram um ao outro (G).

Referindo à Figura 26, a zona dentro do condutor em forma de"O" parece ser magneticamente "Neutra" quando uma corrente elétrica estáfluindo através do condutor.

No entanto, quando tensões mecânicas são aplicadas no condu-tor em forma de "O" (Tubo) torna-se evidente que existiu um campo magné-tico presente no lado interno do condutor em forma de "O". O campo magné-tico interno, contra direcional (assim como o campo magnético externo) co-meça a inclinar em relação às tensões de torque aplicadas. Este campo deinclinação pode ser claramente detectado e medido.

A seguir, um Projeto de Pulso de Codificação será descrito.

Para conseguir a estrutura de campo magnético desejada (Pro-jeto de Campos, Picky-Back, Contra Circular) dentro do SH, de acordo comuma modalidade exemplar de um método da presente invenção, os pulsosde corrente elétrica unipolar são passados através do Eixo (ou SH). Pelautilização dos "pulsos" o "Efeito peculiar" desejado pode ser conseguido.Pela utilização de uma direção de corrente "unipolar" (não mudando a dire-ção da corrente elétrica) o efeito magnético gerado não será apagado aci-dentalmente.

A forma de pulso de corrente utilizada é mais crítica para conse-guir o projeto de sensor de PCME desejado. Cada parâmetro precisa serprecisamente e repetidamente controlado: Tempo de subida de corrente,Tempo ligado de corrente contínua, Amplitude de corrente máxima, e Tempode queda de corrente. Além disso é muito crítico que a corrente entre e saiamuito uniformemente ao redor da superfície de eixo inteira.

A seguir, uma Forma de Pulso de Corrente Retangular será descrita.

Referindo à Figura 27, um pulso de corrente elétrica de formaretangular está ilustrado.

Um pulso de corrente de forma retangular tem uma envoltóriapositiva ascendente rápida e uma envoltória de corrente descendente rápida.Quando passando um pulso de corrente de forma retangular através do SH,a envoltória ascendente é responsável por formar a estrutura magnética de-terminada do sensor de PCME enquanto o tempo "ligado" plano e a envoltó-ria descendente do pulso de corrente de forma retangular são contraprodutivos.

Referindo à Figura 28, uma relação entre Largura de Pulso deCodificação de Corrente (Tempo Ligado de Corrente Contínua) e Rampa deSinal de Saída de Sensor de forma retangular está mostrada.

No exemplo seguinte um pulso de corrente de forma retangularfoi utilizado para gerar e armazenar o campo de "Picky-Back" Contra Circularem um eixo de 15 mm de diâmetro, de 14CrNi14. A corrente elétrica pulsadatinha o seu máximo em aproximadamente 270 Ampères. O pulso de "tempoligado" foi eletricamente controlado. Devido ao componente de alta freqüên-cia na envoltória ascendente e descendente do pulso de codificação, estaexperiência pode não representar verdadeiramente os efeitos de um verda-deiro SH de codificação de CC. Portanto a curva de Rampa de Sinal de Saí-da de Sensor eventualmente achata acima de 20 mV/Nm quando passandoo Tempo Ligado de Corrente Contínua de 1000 ms.

Sem utilizar uma borda de pulso de corrente ascendente (comoutilizando uma inclinação de rampa controlada) a rampa de sinal de saída desensor teria sido muito fraca (abaixo de 10 mV/Nm). Nota: Nesta experiência(utilizando 14CrNi14) a histerese de sinal foi de aproximadamente 0,95% dosinal de FS (FS = torque de 75 Nm).

Referindo à Figura 29, o aumento da Rampa de Sinal de Saídade Sensor pela utilização de diversos pulsos de corrente de forma retangularem sucessão está mostrado.

A Rampa de Sinal de Saída de Sensor pode ser aperfeiçoadaquando utilizando diversos pulsos de codificação de corrente de forma re-tangular em sucessão. Em comparações com outras formas de pulso de co-dificação a rampa de sinal de pulso de corrente de queda rápida do pulso decorrente de forma retangular impedirá que a Rampa de Sinal de Saída deSensor nunca atinja um nível de desempenho ótimo. Significando que apóssomente uns poucos pulsos de corrente (2 a 10) terem sido aplicados no SH(ou Eixo) a Rampa de Sinal de Saída de Sensor não mais subirá.

A seguir, uma Forma de Pulso de Corrente de Descarga está descrita.

O Pulso de Corrente de Descarga não tem nenhum Tempo Ligado de Corrente Contínua e não tem nenhuma borda de queda rápida. Portanto o efeito primário e mais sentido na codificação magnética do SH é aborda de subida rápida deste tipo de pulso de corrente.

Como mostrado na Figura 30, uma borda de corrente ascenden-te aguda e uma curva de descarga típica provêem melhores resultadosquando criando um sensor de PCME.

Referindo à Figura 31, a otimização da Rampa de Sinal de Saídade Sensor de PCME pela identificação da corrente de pulso correta está ilus-trada.

Na extremidade mais baixa da escala de corrente de pulso (0 a75 A para um eixo de 15 mm de diâmetro, de material de eixo de 14CrNi14)o tipo de "Pulso de Corrente de Descarga" não é potente o suficiente paracruzar o limite magnético necessário para criar um campo magnético dura-douro dentro do eixo Ferromagnético. Quando aumentando a amplitude decorrente de pulso a estrutura de campo magnético circular duplo começa aformar-se abaixo da superfície do eixo. Conforme a amplitude de corrente depulso aumenta assim o faz a amplitude de sinal de saída de sensor de tor-que atingível do sistema de sensor secundário. Em aproximadamente 400 Aa 425 A o projeto de sensor de PCME ótimo foi atingido (as duas regiõesmagnéticas de contrafluxo atingirão a sua distância mais ótima uma da outra) e a densidade de fluxo correta para os melhores desempenhos de sensor.

Referindo à Figura 32, a corte transversal do Hospedeiro deSensor (SH) com a densidade e localização de corrente elétrica de PCMEótima durante o pulso de codificação está ilustrada.

Quando aumentando adicionalmente a amplitude de corrente depulso a amplitude de sinal de sensor, relativa à força de torque, absolutaaumentará adicionalmente (curva 2) por algum tempo enquanto os desempenhos de sensor típico de PCME gerais diminuirão (curva 1). Quando passando de uma Amplitude de Corrente de Pulso de 900 A (para um eixo de 15mm de diâmetro) a amplitude de sinal de sensor, relativa à força de torque,absoluta começará a cair também (curva 2) enquanto que os desempenhosde PCME são agora muito fracos (curva 1).

Referindo à Figura 33, as cortes transversais de Hospedeiro deSensor (SH) e a densidade de corrente de pulso elétrico em diferentes ecrescentes níveis de corrente de pulso estão mostradas.

Conforme a corrente elétrica ocupa uma maior corte transversalno SH o espaçamento entre a região circular interna e a região circular externa (próxima da superfície do eixo) torna-se maior.

Referindo à Figura 34, melhores desempenhos de sensor dePCME serão conseguidos quando o espaçamento entre o projeto de Campode "Picky-Back" Contra Circular é estreito (A).

A estrutura de campo magnético circular, de contrafluxo, dupladesejada será menos capaz de criar uma estrutura de laço fechado sob asforças de torque o que resulta em uma amplitude de sinal de sensor secundário decrescente.

Referindo à Figura 35, o achatamento da curva de descarga decorrente também aumentará a Rampa de Sinal de Saída de Sensor.

Quando aumentando o tempo de descarga de Pulso de Corrente(tornando o pulso de corrente mais largo) (B) a Rampa de Sinal de Saída deSensor aumentará. No entanto, a quantidade de corrente requerida é muitoalta para reduzir a rampa da borda de queda do pulso de corrente. Pode sermais prático utilizar uma combinação de uma alta amplitude de corrente(com o valor ótimo) e do tempo de descarga mais lento possível para conseguir a Rampa de Sinal de Saída de Sensor mais alta possível.

A seguir, os Dispositivos de Conexão Elétrica no quadro de Processamento de Sensor Primário serão descritos.

A tecnologia de PCME (precisa ser notado que o termo tecnologia de "PCME" é utilizado para referir a modalidades exemplares da presente invenção) baseia-se em passar através do eixo quantidades muito altasde corrente elétrica modulada em pulso na localização onde o Sensor Primário deve ser produzido. Quando a superfície do eixo é muito limpa e altamente condutora uma conexão de Cobre ou de Ouro de múltiplos pontos podeser suficiente para conseguir a uniformidade de sinal de sensor desejada.Importante é que a impedância é idêntica de cada ponto de conexão para asuperfície do eixo. Isto pode ser melhor conseguido quando assegurandoque o comprimento de cabo (L) é idêntico antes deste juntar-se ao ponto deconexão de corrente principal (I).

Referindo à Figura 36, uma simples conexão de múltiplos pontoselétrica na superfície do eixo está ilustrada.

No entanto, na maioria dos casos uma conexão elétrica de múltiplos pontos confiável e repetível pode somente ser conseguida assegurando que a impedância em cada ponto de conexão seja idêntica e constante.Utilizando uma impulsão por mola, um conector afiado penetrará as possíveis camadas de oxidação ou de isolamento (podem ser causadas por impressões digitais) na superfície do eixo.

Referindo à Figura 37, um gabarito de conexão elétrica, de múltiplos canais com pontos de contatos carregados por mola está ilustrado.

Quando processando o eixo é mais importante que a correnteelétrica seja injetada e extraída do eixo no modo mais uniforme possível. Odesenho acima mostra diversos conectores elétricos, isolados uns dos outros, que estão seguros por um gabarito ao redor do eixo. Este dispositivo édenominado um Grampo de Retenção de Processamento de Eixo (ou S-PHC). O número de conectores elétricos requeridos em um SPHC dependedo diâmetro externo do eixo. Quando maior o diâmetro externo, mais conectores são requeridos. O espaçamento entre os condutores elétricos precisaser idêntico de um ponto de conexão para o próximo ponto de conexão. Estemétodo é denominado Contatos de "Ponto" simétricos.

Referindo à Figura 38, está ilustrado que aumentando o númerode pontos de conexão elétrica ajudará nos esforços de entrada e de saídada corrente elétrica Modulada em Pulso. Também aumentará a complexidade do sistema de controle eletrônico requerido.

Referindo à Figura 39, um exemplo de como abrir o SPHC paraum fácil carregamento de eixo está mostrado.

A seguir, um esquema de codificação no quadro de Processamento de Sensor Primário será descrito.

A codificação do eixo primário pode ser feita pela utilização deímãs permanentes aplicados em um eixo rotativo ou utilizando correntes elétricas que passam através da seção desejada do eixo. Quando utilizando osímãs permanentes um procedimento seqüencial, muito complexo é necessário para colocar as duas camadas de campos magnéticos de laço fechado,uma no topo da outra, dentro do eixo. Quando utilizando o procedimento dePCME a corrente elétrica precisa entrar no eixo e sair do eixo no modo maissimétrico possível para conseguir os desempenhos desejados.

Referindo à Figura 40, dois SPHCs (Grampos de Retenção deProcessamento de Eixo) são colocados nas bordas da região de codificaçãode detecção planejada. Através de um SPHC a corrente elétrica pulsada (I)entrará no eixo, enquanto que no segundo SPHC a corrente elétrica pulsada(I) sairá do eixo. A região entre os dois SPHCs se transformará então nosensor primário.

Este processo de sensor específico produzirá uma região codificada de Campo Único (SF). Um benefício deste projeto (em comparaçãocom aqueles que estão abaixo descritos) é que este projeto é insensível aqualquer movimento de eixo axial em relação à localização dos dispositivosde sensor secundários. A desvantagem deste projeto é que quando utilizan-do as bobinas de MFS colocadas axiais (ou em linha) o sistema será insensível a campos parasitas magnéticos (como o campo magnético terrestre).

Referindo à Figura 41, uma região codificada de Campo Duplo(DF) (significando duas regiões de sensor que funcionam independentescom polaridade oposta, lado a lado) permite o cancelamento dos efeitos decampos parasitas magnéticos uniformes quando utilizando as bobinas deMFS colocadas axiais (ou em linha). No entanto, este projeto de sensor primário também encurta a faixa tolerável de movimento de eixo na direçãoaxial (em relação à localização das bobinas de MFS). Existem dois modospara produzir uma região codificada de Campo Duplo (DF) com a tecnologiade PCME. O processo seqüencial, onde as seções codificadas magnéticassão produzidas uma após a outra, e o processo paralelo, onde ambas asseções codificadas magnéticas são produzidas ao mesmo tempo.

A primeira etapa de processo do projeto de campo duplo seqüencial é de codificar magneticamente uma seção de sensor (identicamente ao procedimento de Campo Único), por meio de que o espaçamento entreos dois SPHCs precisa ser a metade do comprimento final desejado da região de Sensor Primário. Para simplificar as explicações deste processo seráchamado o SPHC que está colocado no centro da Região de Sensor Primário Final o SPHC de Centro (C-SPHC), e o SPHC que está localizado no lado lateral do SPHC de Centro: L-SPHC.

Referindo à Figura 42, a segunda etapa de processo da codificação de Campo Duplo seqüencial utilizará o SPHC que está localizado no centro da região de Sensor Primário (denominada C-SPHC) e um segundoSPHC que está colocado no outro lado (o lado direito) do SPHC de centro,denominado R-SPHC. Importante é que a direção de fluxo corrente do SPHC de Centro (C-SPHC) é idêntica para ambas as etapas de processo.

Referindo à Figura 43, o desempenho da Região de Sensor Primário final depende de quão próximas as duas regiões codificadas podem ser colocadas uma em relação à outra. E isto é dependente do projeto doSPHC de Centro utilizado. Quanto mais estreitas as dimensões de contatode espaço em linha são do C-SPHC, melhores são os desempenhos dosensor de PCME de Campo Duplo.

A Figura 44 mostra a aplicação de pulso de acordo com outramodalidade exemplar da presente invenção. Como pode ser visto do dese-nho acima, o pulso é aplicado em três localizações do eixo. Devido à distri-buição de corrente para ambos os lados do eletrodo médio onde a corrente Ié inserida no eixo, a corrente que deixa o eixo nos eletrodos laterais é so-mente metade da corrente inserida no eletrodo médio, a saber 1/2 I. Os ele-trodos estão apresentados como anéis cujas dimensões estão adaptadas àsdimensões da superfície externa do eixo. No entanto, precisa ser notado queoutros eletrodos podem ser utilizados, tais como os eletrodos que compre-endem uma pluralidade de eletrodos de pino posteriormente descritos nestetexto.

Referindo à Figura 45, as direções de fluxo magnético das duasseções de sensor de um projeto de sensor de PCME de Campo Duplo estãomostradas quando nenhum torque ou tensão de movimento linear é aplicadono eixo. Os laços de fluxo magnético de contrafluxo não interagem um com ooutro.

Referindo à Figura 46, quando as forças de torque ou as forçasde tensão linear são aplicadas em uma direção específica então os laços defluxo magnético começam a correr com um ângulo de inclinação crescentedentro do eixo. Quando o fluxo magnético inclinado alcança o limite de seg-mento de PCME então a linha de fluxo interage com as linhas de fluxo mag-nético que fluem ao contrário, como mostrado.

Referindo à Figura 47, quando a direção de torque aplicado estámudando (por exemplo do sentido horário para o sentido anti-horário) assimtambém mudará o ângulo de inclinação das estruturas de fluxo magnético decontrafluxo dentro do eixo Codificado de PCN.

A seguir, um Acionador de Corrente de Múltiplos Canais paraProcessamento de Eixo será descrito.

Em casos onde uma impedância idêntica absoluta do percursode corrente para a superfície do eixo não pode ser garantida, então os está-gios de acionador controlados por corrente elétrica podem ser utilizados parasuperar este problema.

Referindo à Figura 48, um sistema de acionador de corrente dePulso sincronizado de seis canais para os Hospedeiros de Sensor (SH) parapequenos diâmetros está mostrado. Conforme o diâmetro do eixo aumentaassim também o número de canais de acionamento de corrente.

A seguir, os Contatos de Anel de Latão e os Contatos de "Ponto"Simétricos serão descritos.

Quando o diâmetro do eixo é relativamente pequeno e a superfí-cie do eixo está limpa e livre de qualquer oxidação na Região de Detecçãodesejada, então um método de contato de anel de "Latão" (ou anel de "Co-bre") simples pode ser escolhido para processar o Sensor Primário.

Referindo à Figura 49, os anéis de latão (ou anéis de cobre)montados ajustados na superfície do eixo podem ser utilizados, com cone-xões de solda para os fios elétricos. A área entre os dois anéis de Latão (a-néis de Cobre) é a região codificada.

No entanto, é também muito provável que os desempenhos deRSU atingíveis sejam muito mais baixos do que quando utilizando o métodode Contato de "Ponto" Simétrico.

A seguir, um conceito de Hot-Spotting será descrito.

Um sensor de PCME de campo único (SF) padrão tem desem-penhos de Hot-Spotting muito fracos. O perfil de fluxo magnético externo dosegmento de sensor de PCME de SF (quando um torque é aplicado) é muitosensível a possíveis mudanças (em relação ao material Ferromagnético) emum ambiente próximo. Como os limites magnéticos do segmento de sensorcodificado de SF não são bem definidos (não "Travados") estes podem "es-tender-se" na direção onde o material Ferromagnético está colocado próxi-mo da região de detecção de PCME.

Referindo à Figura 50, uma região de detecção magnetizada deprocesso de PCME é muito sensível aos materiais Ferromagnéticos que po-dem ficar próximos dos limites das regiões de detecção.

Para reduzir a sensibilidade de sensor de Hot-Spotting os limitesde segmento de sensor de PCME precisam ser melhor definidos travando-os(estes não podem mais se mover).

Referindo à Figura 51, uma região de Detecção processada dePCME com duas "Regiões de Campo de Pinagem" está mostrada, uma decada lado da Região de Detecção.

Pela colocação das Regiões de Pinagem próximas de cada ladoda Região de Detecção, o limite de região de detecção foi travado em umalocalização muito específica. Quando o material Ferromagnético está se a-proximando da Região de Detecção, este pode ter um efeito sobre os limitesexternos das Regiões de Pinagem, mas terá efeitos muito limitados sobre osLimites de Região de Detecção.

Existe um número de diferentes modos, de acordo com as mo-dalidades exemplares da presente invenção de como o SH (Hospedeiro deSensor) pode ser processado para conseguir uma Região de Detecção deCampo Único (SF) e duas Regiões de Pinagem, uma de cada lado da Regi-ão de Detecção. Ou cada região é processada uma após a outra (Proces-samento Seqüencial) ou duas ou três regiões são processadas simultanea-mente (Processamento Paralelo). O Processamento Paralelo prove um sen-sor mais uniforme (campos parasíticos reduzidos) mas requer níveis muitomais altos de corrente elétrica para conseguir a rampa de sinal de sensorpretendida.

Referindo à Figura 52, um exemplo de processamento paralelopara um sensor de PCME de Campo Único (SF) com as Regiões de Pina-gem de cada lado da região de detecção principal está ilustrado, de modo areduzir (ou mesmo eliminar) o Hot-Spotting.

Um Sensor de PCME de Campo Duplo é menos sensível aosefeitos de Hot-Spotting já que a região central de sensor já está Travada. Noentanto, a sensibilidade de Hot-Spotting restante pode ser adicionalmentereduzida colocando as Regiões de Pinagem de cada lado da Região deSensor de Campo Duplo.

Referindo à Figura 53, um sensor de PCME de Campo Duplo(DF) com Regiões de Pinagem de cada lado está mostrado.

Quando as Regiões de Pinagem não são permitidas ou possí-veis (exemplo: espaçamento axial disponível limitado) então a Região deDetecção precisa ser magneticamente blindada das influências de MateriaisFerromagnéticos externos.

A seguir, a Uniformidade de Sinal Rotacional (RSU) será explicada.

O desempenho de sensor de RSU e, de acordo com a compre-ensão atual, principalmente dependente de como circunferencialmente uniforme a corrente elétrica entrou e saiu da superfície de SH, e o espaço físicoentre os pontos de entrada e de saída de corrente elétrica. Quanto maior oespaçamento entre os pontos de entrada e de saída de corrente, melhor é o desempenho de RSU.

Referindo à Figura 54, quando os espaçamentos entre os pontosde entrada de corrente circunferencialmente colocados individuais são relativamente grandes em relação ao diâmetro do eixo (e igualmente grandes sãoos espaçamentos entre os pontos de saída de corrente circunferencialmentecolocados) então isto resultará em desempenhos de RSU muito fracos. Emum tal caso o comprimento do Segmento de Codificação de PCM precisa sertão grande quanto possível de outro modo o campo magnético criado serácircunferencialmente não-uniforme.

Referindo à Figura 55, pelo alargamento do Segmento de Codificação de PCM a distribuição de campo magnético circunferencial se tornarámais uniforme (e eventualmente quase perfeita) na meia distância entre ospontos de entrada de corrente e de saída de corrente. Portanto, o desempenho de RSU do sensor de PCME é melhor no ponto a meio caminho entre ospontos de entrada de corrente/saída de corrente.

A seguir, os problemas de projeto básico de um sistema de sensor de NCT serão descritos.

Sem entrar nos detalhes específicos da tecnologia de Codificação de PCM, o usuário final desta tecnologia de detecção precisa conheceralguns detalhes de projeto que o permitirão aplicar e utilizar este conceito dedetecção na sua aplicação. As páginas seguintes descrevem os elementosbásicos de um sensor de NCT baseado em magnetostrição (como o sensorprimário, o sensor secundário, e a eletrônica de SCSP), como os componen-tes individuais se parecem, e quais escolhas precisam ser feitas quando in-tegrando esta tecnologia em um produto já existente.

Em princípio a tecnologia de detecção de PCME pode ser utili-zada para produzir um produto de sensor independente. No entanto, nasaplicações industriais já existentes existe pouco ou nenhum espaço disponí-vel para um produto (independente). A tecnologia de PCME pode ser aplica-da em um produto existente sem a necessidade de reprojetar o produto final.

No caso de um dispositivo de sensor de torque ou um dispositivode sensor de detecção de posição independente ser aplicado em um siste-ma de transmissão de motor este pode requerer que o sistema inteiro preci-se sofrer uma mudança de projeto importante.

A seguir, referindo à Figura 56, uma possível localização de umsensor de PCME no eixo de um motor está ilustrada.

A Figura 56 mostra possíveis localizações de disposição para osensor de torque de acordo com uma modalidade exemplar da presente in-venção, por exemplo, dentro de uma caixa de marchas de um carro a motor.A porção superior da Figura 56 mostra a disposição do sensor de torque dePCME de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção. Aporção inferior da Figura 56 mostra a disposição de um dispositivo de sensorindependente o qual não está integrado no eixo de entrada da caixa de mar-chas como esta na modalidade exemplar da presente invenção.

Como pode ser visto da porção superior da Figura 56, o sensorde torque de acordo com uma modalidade exemplar da presente invençãopode estar integrado no eixo de entrada da caixa de marchas. Em outraspalavras, o sensor primário pode ser uma porção do eixo de entrada. Emoutras palavras, o eixo de entrada pode ser magneticamente codificado demodo que este torna-se o sensor primário ou o próprio elemento de sensor.Os sensores secundários, isto é as bobinas, pode, por exemplo, estar aco-modado dentro de uma porção de mancai próximo da região codificada doeixo de entrada. Devido a isto, para prover o sensor de torque entre a fontede energia e a caixa de marchas, não é necessário interromper o eixo deentrada e prover um sensor de torque separado entre o eixo que vai para omotor e outro eixo que vai para a caixa de marchas como mostrado na porção inferior da Figura 56.

Devido à integração da região codificada no eixo de entrada épossível prover um sensor de torque sem fazer nenhuma alteração no eixode entrada, por exemplo, para um carro. Isto torna-se muito importante, porexemplo, em peças para um avião onde cada peça precisa sofrer testes ex-tensos antes de ser permitida para utilização no avião. Um tal sensor de tor-que de acordo com a presente invenção pode talvez mesmo sem tais testesextensos ser incorporados em eixos em um avião ou uma turbina já que oeixo imediato não é alterado. Também, nenhum efeito de material é causadono material do eixo.

Mais ainda, como pode ser visto da Figura 56, o sensor de tor-que de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção podepermitir reduzir uma distância entre uma caixa de marchas e uma fonte deenergia já que a provisão de um sensor de torque independente separadoentre o eixo que sai da fonte de energia e o eixo de entrada para a caixa demarchas torna-se óbvia.

A seguir, os Componentes de Sensor serão explicados.

Um sensor de magnetostrição sem contato (sensor de NCT),como mostrado na Figura" 57, pode consistir, de acordo com uma modalida-de exemplar da presente invenção, em três elementos funcionais principais:O Sensor Primário, o Sensor Secundário, e a eletrônica de Condicionamentode Sinal & Processamento de Sinal (SCSP).

Dependendo do tipo de aplicação (as demandas de volume e dequalidade, o custo de fabricação objetivado, o fluxo de processo de fabrica-ção) o cliente pode escolher adquirir ou os componentes individuais paraconstruir o sistema de sensor sob seu próprio gerenciamento, ou pode sub-contratar a produção dos módulos individuais.

A Figura 58 mostra uma ilustração esquemática de componentesde um dispositivo de detecção de torque sem contato. No entanto, estescomponentes podem também ser implementados em um dispositivo de de-tecção de posição sem contato.

Em casos onde o objetivo de produção anual é em milhares deunidades pode ser mais eficiente integrar o "processo de codificação magné-tica de sensor primário" no processo de fabricação do cliente. Em um tal ca-so o cliente precisa adquirir um "equipamento de codificação magnética" es-pecífico da aplicação.

Em aplicações de alto volume, onde o custo e a integridade doprocesso de fabricação são críticos, é típico que o NCTE supra somente oscomponentes básicos individuais e o equipamento necessário para construirum sensor sem contato:

- ICs (Circuitos Eletrônicos de Aplicação Específica, embaladopara montagem de superfície)

- Bobinas de MFS (como parte do Sensor Secundário)

- Equipamento de Codificação de Hospedeiro de Sensor (paraaplicar a codificação magnética no eixo = Sensor Primário)

Dependendo do volume requerido, as Bobinas de MFS podemser supridas já montadas sobre um quadro, e se desejado, eletricamentepresas em um chicote de fios com um conector. Igualmente a eletrônica deSCSP (Condicionamento de Sinal & Processamento de sinal) pode ser su-prida totalmente funcional em formato de PCB, com ou sem as Bobinas deMFS incorporadas no PCB.

A Figura 59 mostra os componentes de um dispositivo de detecção.

Como pode ser visto da Figura 60, o número de bobinas de MFSrequerido é dependente do desempenho de sensor esperado e das tolerân-cias mecânicas do projeto de sensor físico. Em um sistema de sensor bemprojetado com um Hospedeiro de Sensor (SH ou eixo magneticamente codi-ficado) perfeito e interferências mínimas de campos parasitas magnéticosindesejados, somente 2 bobinas de MFS são necessárias. No entanto, se oSH está movendo-se radial ou axial em relação à posição de sensor secun-dário por mais do que uns poucos décimos de um milímetro, então o númerode bobinas de MFS precisa ser aumentado para conseguir o desempenhode sensor desejado.

A seguir, um circuito de controle e/ou avaliação será explicado.

A eletrônica de SCSP, de acordo com uma modalidade exemplarda presente invenção, consiste em ICs específicos de NCTE, um número decircuitos eletrônicos externos passivos e ativos, a placa de circuito impresso(PCB), e o alojamento ou caixa de SCSP. Dependendo do ambiente onde aunidade de SCSP será utilizada a carcaça precisa ser apropriadamente vedada.

Dependendo das necessidades específicas da aplicação o NC-TE (de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção) oferece um número de diferentes circuitos específicos da aplicação:

- Circuito Básico

- Circuito Básico com Regulador de Voltagem Integrado

- Circuito de Largura de Banda de Alto Sinal

- Dispositivo de Proteção de Alta Voltagem e Curto Circuito Op-cional

- Circuito de Detecção de Falhas Opcional

A Figura 61 mostra uma solução de eletrônica de sensor de baixo custo, de canal único.

Como pode ser visto da Figura 61, pode ser provida uma unida-de de sensor secundário a qual compreende, por exemplo, bobinas. Estasbobinas estão dispostas, por exemplo, como mostrado na Figura 60 paradetectar as variações em um campo magnético emitido da unidade de sen-sor primário, isto é o eixo de sensor ou elemento de sensor quando um tor-que é aplicado a este. A unidade de sensor secundário está conectada emum IC de base em um SCSP. O IC básico está conectado através de umregulador de voltagem em uma voltagem de suprimento positiva. O IC básicoestá também conectado no terra. O IC básico está adaptado para proveruma saída analógica para o exterior do SCSP cuja saída corresponde à va-riação do campo magnético causada pela tensão aplicada no elemento desensor.

A Figura 62 mostra um projeto de sistema de canal duplo, prote-gido contra curto-circuito com detecção de falhas integrada. Este projetoconsiste em 5 dispositivos de ASIC e prove um alto grau de segurança desistema. O IC de Detecção de Falhas identifica quando existe uma quebrade fio em qualquer lugar no sistema de sensor, uma falha com as bobinas deMFS, ou uma falha nos estágios de operador eletrônico do "IC Básico".

A seguir, a Unidade de Sensor Secundário será explicada.O Sensor Secundário pode, de acordo com uma modalidademostrada na Figura 63, consistir nos elementos: Uma a oito Bobinas de MFS(Sensor de Campo Magnético), a Placa de Alinhamento & Conexão, o chico-te de fios com conector, e o Alojamento de Sensor Secundário.

As bobinas de MFS podem estar montadas sobre a Placa deAlinhamento. Usualmente a Placa de Alinhamento permite que os dois fiosde conexão de cada Bobina de MFS sejam soldados/conectados no modoapropriado. O chicote de fios está conectado na placa de alinhamento. Esta,completamente montada com as Bobinas de MFS e o chicote de fios, é en-tão embutida ou presa pelo Alojamento de Sensor Secundário.

O elemento principal da Bobina de MFS é o fio de núcleo, o qualprecisa ser feito de um material como amorfo.

Dependendo do ambiente onde a Unidade de Sensor Secundá-rio será utilizada, a Placa de Alinhamento montada precisa ser coberta porum material protetor. Este material não pode causar uma tensão mecânicaou uma pressão sobre as bobinas de MFS quando a temperatura ambienteestiver mudando.

Em aplicações onde a temperatura de operação não excederá+110 graus C o cliente tem a opção de colocar a eletrônica de SCSP (ASIC)dentro da unidade de sensor secundário (SSU). Apesar dos dispositivos deASIC poderem operar em temperaturas acima de +125 graus C se tornarácrescentemente mais difícil compensar o deslocamento de sinal relativo àtemperatura e as mudanças de ganho de sinal.

O comprimento de cabo máximo recomendado entre as bobinasde MFS e a eletrônica de SCSP é de 2 metros. Quando utilizando o cabo deconexão apropriado, distâncias de até 10 metros são alcançáveis. Para evi-tar uma linha cruzada de sinal em aplicações de múltiplos canais (dois SSUsindependentes operando na mesma localização de Sensor Primário = Fun-ção de Sensor Redundante), um cabo especialmente blindado entre osSSUs e a Eletrônica de SCSP deve ser considerado.

Quando planejando produzir a Unidade de Sensor Secundário(SSU) o produtor precisa decidir qual parte/partes da SSU precisam ser ad-quiridas através de subcontratação e quais etapas de fabricação serão feitasinternamente.

A seguir, as Opções de Fabricação de Unidade de Sensor Se-cundário serão descritas.

Quando integrando o Sensor de NCT em uma ferramenta perso-nalizada ou um sistema de transmissão padrão então o fabricante do siste-ma tem diversas opções para escolher:

- SSU feita personalizada (incluindo o chicote de fios e o conec-tor).

- módulos ou componentes selecionados; o conjunto de SSUfinal e o teste de sistema podem ser feitos sob o gerenciamento do cliente.

- somente os componentes essenciais (as bobinas de MFS ou ofio de núcleo de MFS, os ICs específicos da Aplicação) e produzirão a SSUinternamente.

A Figura 64 ilustra uma modalidade exemplar de um Conjunto deUnidade de Sensor Secundário.

A seguir um Projeto de Sensor Primário está explicado.

A SSU (Unidade de Sensor Secundário) pode ser colocada forado SH (Hospedeiro de Sensor) magneticamente codificado ou, no caso doSH ser oco, dentro do SH. A amplitude de sinal de sensor atingível é de for-ça igual mas tem um desempenho de sinal para ruído muito melhor quandocolocada dentro do eixo oco.

A Figura 65 ilustra duas configurações da disposição geométricado Sensor Primário e do Sensor Secundário.

Desempenhos de sensor aperfeiçoados podem ser conseguidosquando o processo de codificação magnética é aplicado em uma seção retae paralela do SH (eixo). Para um eixo com 15 mm a 25 mm de diâmetro ocomprimento mínimo ótimo da Região Magneticamente Codificada é de 25mm. Os desempenhos de sensor serão adicionalmente aperfeiçoados se aregião puder ser feita tão longa quanto 45 mm (adicionando as Regiões deGuarda). Em sistemas de transmissão (caixa de marchas) complexos e al-tamente integrados será difícil encontrar tal espaço. Sob circunstâncias maisideais, a Região Magneticamente Codificada pode ser tão curta quanto 14mm, mas sofre o risco de que nem todos os desempenhos de sensor dese-jados possam ser conseguidos.

Como ilustrado na Figura 66, o espaçamento entre a SSU (Uni-dade de Sensor Secundário) e a superfície do Hospedeiro de Sensor, deacordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, deve ser man-tido tão pequeno quanto possível para conseguir a qualidade de sinal melhorpossível.

A seguir, o Equipamento de Codificação de Sensor Primário será descrito.

Um exemplo está mostrado na Figura 67.

Dependendo de qual tecnologia de detecção de magnetostriçãoserá escolhida, o Hospedeiro de Sensor (SH) precisa ser processado e tra-tado conseqüentemente. As tecnologias variam bastante umas das outras(ABB, FAST, FT, Kubota, MDI, NCTE, RM, Siemens, ...) e assim também oequipamento de processamento requerido. Algumas das tecnologias de de-tecção de magnetostrição disponíveis não precisam que nenhuma mudançafísica seja feita no SH e baseiam-se somente no processamento magnético(MDI, FAST, NCTE).

Apesar da tecnologia de MDI ser um processo de duas fases, atecnologia de FAST é um processo de três fases, e a tecnologia de NCTE éum processo de uma fase, denominado Codificação de PCM.

Deve-se estar ciente que após o processamento magnético, oHospedeiro de Sensor (SH ou Eixo), tornou-se um dispositivo de "mediçãode precisão" e precisa ser tratado conseqüentemente. O processamentomagnético deve ser a última etapa antes do SH tratado ser cuidadosamentecolocado na sua localização final.

O processamento magnético deve ser uma parte integral do pro-cesso de produção do cliente (processamento magnético interno) sob asseguintes circunstâncias:

- Quantidades de alta produção (como aos milhares)

- SH pesado ou difícil de manipular (por exemplo altos custos de transporte)

- Demandas de qualidade e de inspeção muito específicas (por exemplo aplicações em defesa)

Em todos os outros casos pode ser mais econômico ter o SHmagneticamente tratado por um subcontratado qualificado e autorizado, talcomo a NCTE. Para o processamento magnético "interno" um equipamentode fabricação dedicado é requerido. Tal equipamento pode ser operado to-talmente manualmente, semi-automatizado, e totalmente automatizado. Dependendo da complexidade e do nível de automação o equipamento podecustar de aproximadamente 20k € a acima de 500k €.

A seguir, referindo à Figura 68 até a Figura 74, um método paraajustar uma magnetização de um objeto magnetizável de acordo com a invenção será descrito.

A Figura 68 mostra um eixo cilíndrico 100 o qual é feito de açoindustrial magnetizável.

No entanto, de acordo com o cenário mostrado na Figura 68, oeixo de aço 100 é desmagnetizado.

A Figura 69 mostra uma configuração na qual o eixo magnetizá-vel 100 é parcialmente magnetizado, pela assim denominada tecnologia dePCME. Para este propósito um primeiro anel metálico 200 é aplicado direta-mente no eixo magnetizável 100, e um segundo anel metálico 201 é presoem outra parte do eixo 100. Então, uma corrente elétrica de pulso U é apli-cada nos anéis 200, 201 para magnetizar uma porção 202 do eixo 100. Aporção magnetizada 202 do eixo 100 é formada pela aplicação de dois pul-sos de corrente no eixo 100, cada um dos pulsos de corrente tendo uma en-voltória ascendente rápida e uma envoltória descendente lenta, de modo queem uma direção essencialmente perpendicular a uma superfície do eixo 100,uma estrutura de campo magnético é gerada de modo que exista um primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxo magnéticoem uma segunda direção, em que a primeira direção é oposta à segundadireção. Em um diagrama de corrente versus tempo, cada um dos pelo menos dois pulsos de corrente tem uma envoltória ascendente rápida a qual éessencialmente vertical e tem uma envoltória descendente lenta.

A Figura 69 também mostra os percursos de corrente esquemáticos 203 os quais são fortemente curvados em uma vizinhança dos anéis200, 201. Assim, a magnetização não é muito homogênea em uma porçãodiretamente vizinha aos anéis 200, 201.

A Figura 70 mostra esquematicamenté um corte transversal doeixo 100, em que, em uma porção na qual antecipadamente os (agora removidos) anéis 200, 201 foram presos, uma região magnetizada 202 é gerada.O eixo 100 tem uma primeira porção não magnetizada 301 e tem uma segunda porção não magnetizada 302, a porção magnetizada 202 estandodisposta entre a primeira porção não magnetizada 301 e a segunda porçãonão magnetizada 302. Como pode ser visto na Figura 70, a porção magnetizada 202 está formada por uma primeira região de fluxo magnético 303 orientada em uma primeira direção 305 e por uma segunda região de fluxomagnético 304 orientada em uma segunda direção 306, em que a primeiradireção 305 é oposta à segunda direção 306. Como pode ser adicionalmentevisto na Figura 70, em uma vista em corte transversal do eixo 100, o primeirofluxo magnético circular 303 tem a primeira direção 305 e um primeiro raio, eo segundo fluxo magnético circular 304 tem a segunda direção 306 e umsegundo raio, em que o primeiro raio é maior do que o segundo raio.

No entanto, quando utilizando a porção magnetizada 202 comouma região magneticamente codificada para um sensor de torque ou umsensor de posição, somente a parte central da região magnetizada 202 podeser utilizada para uma aplicação de alta qualidade, já que somente aqui amagnetização é homogênea, enquanto que a magnetização é bastante nãohomogênea em uma borda entre uma das regiões desmagnetizadas 301,302 e a região magnetizada 202, isto é uma porção na qual anteriormente osanéis 200, 201 estavam presos.

Como pode ser visto na Figura 71, a magnetização do eixo parcialmente magnetizado 100 é ajustada pela disposição de uma primeira bobina de desmagnetização 400 (eixo geométrico da bobina paralelo ao eixogeométrico do eixo) adjacente à porção magnética 202, isto é na borda entrea primeira porção não magnetizada 301 e a porção magnetizada 202. Ainda,uma segunda bobina de desmagnetização 401 (eixo geométrico da bobinaparalelo ao eixo geométrico do eixo) está disposta em uma borda entre aregião magnetizada 202, e a segunda região não magnetizada 302.

Como pode ser adicionalmente visto na Figura 71, a parte daporção magnetizada 202 que está sendo coberta pela primeira bobina dedesmagnetização 400 é desmagnetizada e assim desmagnetizada pela ativação da primeira bobina de desmagnetização 400 para ajustar a magnetização do eixo magnetizável 100 pela formação de uma porção desmagnetizada 500 do eixo 100 diretamente adjacente a uma porção magnetizada 501restante do eixo 100. Ainda referindo à Figura 71, isto é conseguido pelaaplicação de uma corrente alternada l2 na primeira bobina de desmagnetização 400 com uma freqüência de 1 Hz. Assim, os ímãs elementares dentro daporção desmagnetizada 500 são quase randomizados para eliminar qualquer magnetização nesta região. Na borda entre a porção desmagnetizada500 e a porção magnetizada 501 restante do eixo 100, o perfil de magnetização pode ser descrito por uma função de degrau, já que a parte do eixo100 a ser desmagnetizado está claramente definida.

Referindo à Figura 72, o procedimento de desmagnetização érepetido com a porção a ser desmagnetizada entre a região magnetizada200 e a segunda região não magnetizada 302. Para este propósito, uma corrente alternada l3 é aplicada na segunda bobina de desmagnetização 401para gerar uma segunda porção desmagnetizada 600, para definir uma porção magnetizada 601 restante a qual está espacialmente claramente definida.

A Figura 73 mostra uma configuração após ter desativado osfluxos de corrente.

Após remover as bobinas de desmagnetizaçao 400, 401, a con-figuração da Figura 74 é obtida mostrando uma região magnetizada 601 res-tante no centro do eixo 100, que tem duas porções magnetizadas circunfe-renciais 303, 304 com direções de magnetização opostamente orientadas.

A seguir, referindo à Figura 75, uma rede 800 para ajustar umamagnetização de um eixo 100 de acordo com uma primeira modalidade dainvenção será descrita.

A rede 800 para ajustar uma magnetização de um eixo magneti-zável 100 compreende o eixo 100 tendo uma porção magnetizada (não mos-trada) que estende-se ao longo de uma parte do eixo 100. No cenário daFigura 75, a porção magnetizada estende-se ao longo da parte do eixo 100que estende-se entre uma primeira bobina de desmagnetizaçao 801 e umasegunda bobina de desmagnetizaçao 802. A parte do eixo 100 que estásendo magnetizada foi anteriormente desmagnetizada de acordo com a tec-nologia de PCME. Uma parte da porção magnetizada está coberta pelas bo-binas 801, 802 e será desmagnetizada, como descrito a seguir:

A primeira bobina de desmagnetizaçao 801 está disposta adja-cente à porção magnetizada, e a segunda bobina de desmagnetizaçao 802está disposta adjacente à porção magnetizada. Assim, o eixo 100 tem umaprimeira porção não magnetizada e uma segunda porção não magnetizada,a porção magnetizada estando disposta entre a primeira porção não magne-tizada e a segunda porção não magnetizada. A primeira bobina de desmag-netizaçao 801 está disposta circundando uma porção da porção magnetiza-da adjacente à primeira porção não magnetizada, e a segunda bobina dedesmagnetizaçao 802 está disposta circundando uma porção da porçãomagnetizada adjacente à segunda porção não magnetizada. A primeira bo-bina de desmagnetizaçao 801 tem uma primeira conexão 803 e uma segun-da conexão 804, e a segunda bobina de desmagnetizaçao 802 tem umaprimeira conexão 805 e tem uma segunda conexão 806. Uma voltagem podeser aplicada entre a primeira conexão 803 da primeira bobina de desmagne-tizaçao 801 e a segunda conexão 806 da segunda bobina de desmagnetiza-ção 802. A segunda conexão 804 da primeira bobina de desmagnetização801 está acoplada na primeira conexão 805 da segunda bobina de desmagnetização 802.

A seguir, o método para desmagnetizar uma porção da porçãomagnetizada do eixo 100 será descrito.

A aplicação de um pulso de codificação elétrico de PCME noeixo 100 transformou uma grande parte do eixo 100 em um elemento de de-tecção. Apesar disto ter o benefício de que o desempenho do sensor é ummais alto (no centro do eixo 100), este tem a desvantagem de que o eixo100 sendo grandemente magnetizado é muito sensível ao "hot spotting", istoé sensível ao material ferromagnético nas proximidades.

Isto significa que uma grande parte do eixo 100, quase de ex-tremidade a extremidade, é sensível a forças mecânicas aplicadas, igual-mente, o campo magnético resultante muda na superfície do eixo 100, es-tende-se sobre todo o comprimento do eixo 100. Um tal campo magnéticodimensionalmente grande pode ser facilmente atraído ou influenciado e mo-delado por outros dispositivos ferromagnéticos que estão colocados (ou mo-vidos) próximo do eixo magneticamente codificado 100.

Portanto, a região codificada magnética deve na direção axialser mantida razoavelmente curta. Ainda melhor seria colocar campos de pi-nagem em cada lado da região magneticamente codificada. No exemplomostrado na Figura 75, uma grande parte do eixo 100 foi magneticamentecodificada, e subseqüentemente, a codificação magnética será apagada emcada lado da localização desejada da porção magnetizada restante do eixode sensor de torque 100.

De acordo com a modalidade mostrada na Figura 75, isto é al-cançado deslizando as extremidaes do eixo para dentro de uma bobina en-rolada firme e radicalmente (indutor) 801 e 802, respectivamente. Aplicando-se uma corrente elétrica alternada através dos indutores 801 e 802, o sensormagnético de codificação será induzido em intensidade ou até mesmo intei-ramente apagado. Como pode ser visto, a eficiência de cancelamento docampo é de quase 100% na região do eixo 100 o qual é envolvido por bobi-nas de desmagnetização 801, 802 e é menor no centor do eixo 100.

Contudo, como visto na figura 75, aplicando-se a corrente alter-nada a ambas as bobinas 801, 802 ao mesmo tempo ter-se-á num maiorgrau, um efeito também na região do sensor que situa entre as duas bobinasde apagar 801, 802. Em outras palavras, esta aproximação não somente iráeliminar a codificação magnética nas extremidades do eixo mas tambémparcialmente na seção média do eixo 100.

Assim, quando acionando os indutores de cancelamento decampo magnético 801, 802 simultaneamente, a eficiência de cancelamentode campo magnético estende-se além da localização onde os indutores decancelamento de campo magnético 801, 802 terminam. Conseqüentemente,a seção entre as bobinas de desmagnetização 801, 802 também será afeta-da. Isto significa que a codificação magnética que poderia estar presente naseção entre as bobinas de desmagnetização 801, 802 será, a um certo grau,também apagada.

A seguir, referindo à Figura 76, uma rede 900 para ajustar umamagnetização do eixo 100 de acordo com uma segunda modalidade da in-venção será descrita, a qual é adicionalmente aperfeiçoada comparada coma modalidade mostrada na Figura 75.

De acordo com a Figura 76, somente uma das bobinas 801, 802de cada vez está conectada na corrente elétrica alternada. Em outras pala-vras, de acordo com a Figura 76, uma primeira voltagem pode ser aplicadaentre a primeira conexão 803 e a segunda conexão 804 da primeira bobinade desmagnetização 801, e independentemente disto, uma segunda volta-gem pode ser aplicada entre a primeira conexão 805 e a segunda conexão806 da segunda bobina de desmagnetização 802, uma voltagem sendo apli-cada após a outra.

Como pode ser visto do gráfico na Figura 76, a eficiência decancelamento de campo é significativamente reduzida na área entre as bo-binas 801, 802 comparada coma rede 800, de modo que a porção relativa àmagnetização restante no centro do eixo 100 é impedida de ser desmagneti-zada em um modo aperfeiçoado.De acordo com a Figura 76, resultados ainda melhores são con-seguidos quando operando os indutores de cancelamento de campo magné-tico 801, 802 um após o outro. A eficiência de cancelamento de campo mag-nético está caindo notadamente no espaçamento entre as duas bobinas dedesmagnetização 801, 802. No entanto, a codificação magnética que podeter estado presente na seção entre as duas bobinas de desmagnetização801, 802 pode ainda ser apagada em um menor grau em um modo não uniforme.

A seguir, referindo à Figura 77A, uma rede 1000 para ajustaruma magnetização do eixo 100 de acordo com uma terceira modalidade dainvenção será descrita.

De acordo com a modalidade mostrada na Figura 77A, a redetem uma primeira bobina de obturador 1001 e tem uma segunda bobina deobturador 1002, a primeira bobina de obturador 1001 estando disposta cir-cundando uma porção da porção magnetizada adjacente à primeira bobinade desmagnetização 801, e a segunda bobina de obturador 1002 está dis-posta circundando uma porção da porção magnetizada adjacente à segundabobina de desmagnetização 802 de tal modo que a primeira e a segundabobinas de obturador 1001, 1002 fiquem dispostas entre (intermediárias, istoé sanduichadas entre) a primeira e a segunda bobinas de desmagnetização801, 802, em que uma tal voltagem pode ser aplicada na primeira e na se-gunda bobinas de obturador 1001, 1002 que a região entre a primeira e asegunda bobinas de obturador 1001, 1002 é impedida de ser desmagnetiza-da quando os elementos de desmagnetização 801, 802 são magnetizados.

Como pode ser visto na Figura 77A, quando utilizando os induto-res de obturador 1001, 1002 (estes são os indutores que são colocados emuma extremidade específica dos indutores de cancelamento de campo mag-nético 801, 802, e a indutividade dos indutores de obturador 1001, 1002 ésignificativamente mais baixa do que a indutividade dos indutores de campomagnético 801, 802), a área a qual é afetada pelos indutores de cancela-mento de campo magnético 801, 802 pode ser muito mais claramente defini-da. Um benefício adicional é tal que um projeto de sistema de cancelamentode campo magnético pode ser operado em uma etapa (nenhuma operaçãoseqüencial de aplicação de voltagens é necessária).

Como pode ser visto da Figura 77A, Figura 77B um único sinalde corrente é aplicado nas bobinas 801, 802, 1.001, 1002, e a corrente fluientre a primeira conexão 803 da primeira bobina de desmagnetização 801 ea segunda conexão 806 da segunda bobina de desmagnetização 802. Apóster fluído através da primeira bobina de desmagnetização 801 e antes defluir através da segunda bobina de desmagnetização 802, a corrente flui a-través da primeira bobina de obturador 1001 e da segunda bobina de obtu-rador 1002. No entanto, a direção de fluxo da corrente nas bobinas de des-magnetização 801, 802 é a mesma, e a direção de fluxo da corrente nas bo-binas de obturador 1001, 1002 é a mesma. A direção de fluxo da correnteem qualquer uma das bobinas de desmagnetização 801, 802 é oposta à di-reção de fluxo da corrente em qualquer uma das bobinas de obturador 1001,1002. O número de espiras de cada das bobinas de desmagnetização 801,802 é maior do que o número de espiras de cada uma das bobinas de obtu-rador 1001, 1002 . Assim, a força do campo magnético gerado por qualqueruma das bobinas 801, 802, 1001, 1002 é ajustada pela seleção do númerode espiras, e pelo ajuste da amplitude da corrente aplicada, para conseguiros valores de campo magnético apropriados gerados por qualquer uma dasbobinas 801, 802, 1001, 1002.

A seguir, referindo à Figura 77C, uma rede 1050 para ajustaruma magnetização do eixo 100 de acordo com uma quarta modalidade dainvenção será descrita.

De acordo com a modalidade mostrada na Figura 77C, cadauma das bobinas 801, 802, 1001, 1002 tem duas conexões com fontes decorrente h, l2, I3, U separadas. Assim, a corrente que deve fluir através dequalquer uma das bobinas 801, 802, 1001, 1002 pode ser ajustada separa-damente para qualquer uma das bobinas 801, 802, 1001, 1002. A força decada uma destas correntes individualmente ajustada para permitir ajustar operfil de magnetização ao longo do eixo 100 no modo desejado. De acordocom a modalidade da Figura 77C, os valores de corrente são selecionadoscomo segue: h = U, I2 = I3, \h\ < De acordo com a Figura 77C, o númerode espiras (4) é idêntico para cada uma das bobinas 801, 802,1001, 1002.

A seguir, referindo à Figura 78A até a Figura 78C, um fundamen-to e explicação para a invenção são dados.

A Figura 78A mostra um eixo magnetizado 100 e um perfil dedas bobinas 801, 802, 1001, 1002 1100 ao redor do eixo 100. Quando o si-nal de codificação de PCME foi aplicado no eixo inteiro, então o eixo magne-tizado 100 está estendendo de extremidade a extremidade.

Como pode ser visto na Figura 78B, quando um objeto ferro-magnético 1101 está localizado em uma área circundante do eixo magneti-zado 100, um "hot spotting" pode ocorrer, isto é, uma forte sensibilidade aomaterial ferromagnético 1101 próximo. Em um tal caso um sensor codificadomagnético pode ser (mas não precisa ser) muito sensível quando um objetoferromagnético 1101 tocará uma das extremidades do eixo 100 ou estivermudando a sua posição próximo do eixo 100. (Exemplo: roda de dente deengrenagem rotativa). Como pode ser na Figura 78C, um efeito dominó podeocorrer. Tais efeitos podem ser reduzidos ou eliminados pela invenção.

A seguir, referindo à Figura 79, uma rede 1200 para magnetizarum eixo de aço magnetizável 100 será descrita de acordo com uma modali-dade exemplar da invenção.

A rede 1200 para magnetizar o eixo magnetizável compreendeuma fonte de sinal elétrico 1201 e um elemento de conexão elétrica 1202,1203 para acoplar eletricamente a fonte de sinal elétrico 1201 com o eixomagnetizável 100. O elemento de conexão de elétrica 1202, 1203 é execu-tado como dois elementos eletricamente condutores os quais estão presosnas superfícies do eixo cilíndrico 100 para formar, em conjunto com os ca-bos 1204, 1205, uma conexão elétrica ôhmica entre o eixo 100 e a fonte desinal elétrico 1201.

A fonte de sinal elétrico está adaptada para executar um métodopara magnetizar o eixo 100 com as seguintes etapas de método.

Em uma primeira etapa, um primeiro sinal de desmagnetização(vide o diagrama 1300 da Figura 80) é aplicado no eixo magnetizável 100para desmagnetizar o eixo magnetizável 100 completamente, em que o pri-meiro sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem umaprimeira freqüência e uma primeira amplitude.

A Figura 80 mostra um diagrama de corrente versus tempo 1300(corrente I, tempo t) que mostra o primeiro sinal de desmagnetização (quetem uma baixa freqüência e uma alta amplitude) o qual pode ser aplicadopela fonte de sinal elétrico 1201 no eixo 100. Em outras palavras, a correnteestá fluindo diretamente entre os dois elementos de conexão elétrica 1202,1203 através do eixo 100, em que a baixa freqüência e a alta amplitude doprimeiro sinal de desmagnetização desmagnetiza confiavelmente o eixo 100inteiro. Assim, esta primeira etapa pode também ser denotada como algumtipo de etapa de limpeza.

De acordo com a modalidade descrita, o eixo 100 tem um diâ-metro de 50 mm, e a primeira freqüência de desmagnetização mostrada naFigura 80 está entre 1 Hz e 2 Hz.

Em uma etapa de método subseqüente, a fonte de sinal elétrico1201 pode aplicar um sinal de magnetização no eixo magnetizável 100 paramagnetizar o eixo magnetizável 100. Esta etapa de magnetização de codifi-cação de PCME está mostrada em um diagrama 1400 na Figura 81, quemostra um diagrama de corrente versus tempo que tem uma envoltória as-cendente rápida e uma envoltória descendente lenta. Dois de tais pulsos decorrente podem ser aplicados subseqüentemente (vide descrição acima datecnologia de PCME) de modo a permitir uma codificação do eixo 100 aolongo de essencialmente o comprimento inteiro do eixo magnetizável 100.

No entanto, após esta etapa de codificação de PCME, pode a-contecer que uma região de superfície do eixo magnetizado 100 seja mag-netizada em um modo não homogêneo, isto quer dizer que uma resposta desensor não é exatamente a mesma ao longo da circunferência inteira do eixo100.

Para remover a magnetização de superfície que é uma origemde não homogeneidades indesejadas, um segundo sinal de desmagnetiza-ção (como mostrado na Figura 82) pode ser aplicado, pela fonte de sinal elé-tricô 1201, no eixo magnetizável 100 magnetizado para desmagnetizar par-cialmente o eixo magnetizável 100 magnetizado, em que o segundo sinal dedesmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma segunda fre-qüência e uma segunda amplitude. Como mostrado no diagrama 1500 naFigura 82, o segundo sinal de desmagnetização pode ter uma amplitude aqual é muito menor do que a amplitude do primeiro sinal de desmagnetiza-ção mostrado no diagrama 1300 da Figura 80. Ainda, a freqüência do se-gundo sinal de desmagnetização é muito maior do que a freqüência do pri-meiro sinal de desmagnetização.

Na modalidade descrita com um eixo 100 que tem um diâmetrode 50 mm, a segunda freqüência do segundo sinal de desmagnetizaçãomostrado no diagrama 1500 é de 300 Hz, e a amplitude do segundo sinal dedesmagnetização é de 5 A.

Ainda, o valor máximo lmax mostrado na Figura 1 é de 90 A paraum eixo que tem um diâmetro de 5 mm, e é de 4500 A para um eixo que temum diâmetro de 50 mm.

Após ter aplicado o segundo sinal de desmagnetização mostra-do na Figura 82, uma magnetização de superfície do eixo 100 pode ser can-celada, eliminada ou reduzida, de modo que a homogeneidade é aperfeiço-ada e os artefatos em efeitos parasíticos são eficientemente suprimidos.

A Figura 83 mostra uma rede 1600 para magnetizar o eixo 100de acordo com outra modalidade exemplar da invenção.

De acordo com esta modalidade, os elementos de conexão elé-trica 1202, 1203 são executados como anéis os quais contactam circunfe-rencialmente o eixo cilíndrico 100. Esta configuração permite tratar essenci-almente somente a porção do eixo 100 entre os dois anéis 1202,1203.

É notado que, após ter tratado o eixo 100 com a rede mostradana Figura 79 ou na Figura 83, as porções de borda da região magnetizadapodem ser canceladas ou desmagnetizadas de acordo com o método comoacima descrito com referência à Figura 71 até a Figura 74. Também as mo-dalidades mostradas na Figura 75 até a Figura 77C podem ser utilizadaspara este propósito.A seguir, referindo à Figura 84, uma rede 1700 de acordo comoutra modalidade exemplar da invenção será descrita.

A diferença entre a modalidade mostrada na Figura 84 e a mo-dalidade mostrada na Figura 83 é que os dois sinais de desmagnetizaçãonão são diretamente aplicados no eixo mas são aplicados pela aplicação deuma corrente através de uma bobina 1701 a qual é suprida com energia elé-trica por uma unidade de energia elétrica 1702. Este suprimento de energiaelétrica 1702 pode ser controlado pela fonte de sinal elétrico 1201.

Resumindo, o esquema de definição de magnetização de acordocom a rede 1700 é como segue. Primeiro, um sinal similar àquele mostradona Figura 80 é aplicado na bobina 1701. Então, uma corrente é introduzidadiretamente no eixo 100 através das conexões elétricas 1202, 1203 de modoque uma magnetização do eixo 100 é gerada (por exemplo com um sinalsimilar àquele da Figura 81). Após isto, um sinal similar àquele mostrado naFigura 82 é aplicado na bobina 1701. Opcionalmente, uma etapa de des-magnetização adicional pode ser executada em um modo como acima des-crito referindo à Figura 71 até a Figura 74. Também as modalidades mostra-das na Figura 75 até a Figura 77C de modo a restringir a magnetização emuma direção de extensão 1705 do eixo 100. Assim, a bobina 1701 é utilizadapara desmagnetizar o eixo 100, e os contatos 1202, 1203 são utilizados paramagnetizar o eixo 100.

No entanto, esta funcionalidade pode também ser invertida, co-mo descrito a seguir. De acordo com o último aspecto, é possível aplicaruma corrente de magnetização (similar à Figura 81) através da bobina 1701a qual está suprida com energia elétrica pela unidade de energia elétrica1702. Este suprimento de energia elétrica 1702 pode ser controlado pelafonte de sinal elétrico 1201.

Então, o esquema de definição de magnetização de acordo coma rede 1700 é como segue. Primeiro, um sinal similar àquele mostrado naFigura 80 é aplicado diretamente no eixo 100 através dos contatos elétricos1202, 1203. Então, uma corrente é introduzida na bobina 1701 de modo queuma magnetização longitudinal do eixo 100 é gerada. Após isto, um sinalsimilar àquele mostrado na Figura 82 é aplicado diretamente no eixo 100pela aplicação deste sinal entre os dois contatos 1202, 1203. Opcionalmen-te, uma etapa de desmagnetização adicional pode ser executada em ummodo como acima descrito referindo à Figura 71 até a Figura 74. Tambémas modalidades mostradas na Figura 75 até a Figura 77C de modo a restrin-gir a magnetização em uma direção de extensão 1705 do eixo 100.

A seguir, referindo à Figura 85 e à Figura 86, será abaixo descri-to como é possível, de acordo com o esquema de magnetização da inven-ção, aperfeiçoar a homogeneidade e suprimir os efeitos parasíticos.

A Figura 85 mostra uma corte transversal do eixo 100 magneti-zado sem executar uma segunda etapa de desmagnetização em um modocomo mostrado na Figura 82. Em um tal caso, as não homogeneidades desinal podem ocorrer. Estas estão esquematicamente mostrada na Figura 85e estão denotadas com o número de referência 1800 na Figura 85. Em ou-tras palavras, quando o eixo magnetizado 100 é utilizado como um sensorde torque magnético, o sinal não é homogêneo ao longo de uma trajetóriacircunferencial que circunda a corte transversal do eixo 100.

Como pode ser visto na Figura 86, com o esquema de magneti-zação de acordo com a invenção, a distribuição de sinal ao redor do objetomagnetizado 100 é mais homogênea e simétrica, de modo que os artefatosde sensor que resultam das contribuições de magnetização de superfícieparasíticas são suprimidas ou até eliminadas.

É notado que o conceito de acordo com a invenção é muito fácilde implementar, já que as etapas de magnetização inteiras podem ser exe-cutadas sem mudar a configuração do eixo, isto quer dizer todos os sinaispodem fluir diretamente através do eixo. É indispensável que os contatossejam removidos ou presos entre diferentes etapas de método, e a seqüên-cia de sinais pode ser facilmente automatizada.

A Figura 87 ilustra um diagrama de corrente versus tempo 1900de acordo com um método para magnetizar um eixo de acordo com umamodalidade exemplar da invenção que mostra uma alternativa ao diagramade corrente versus tempo de acordo com a Figura 80 a Figura 82."A" denota uma amplitude. No diagrama de corrente versus tem-po 1900, a corrente de oscilação tem um envelope de modo que o sinal caiapara valores mais baixos posteriormente. O envelope pode ser uma funçãoexponencial, por exemplo. A diminuição de sinal 1901 entre duas oscilaçõessucessivas deve ser menor do que 4%, de preferência menor do que 1%.Uma oscilação com uma freqüência de 2 Hz pode ser aplicada no eixo por300 s. O sinal da Figura 87 é utilizado como um primeiro sinal de desmagne-tização. Especificamente com uma freqüência de oscilação mais alta e comuma amplitude mais baixa, este pode ser usado também como um segundosinal de desmagnetização, como uma alternativa à Figura 82.

A Figura 88 ilustra um diagrama de corrente versus tempo 2000de acordo com um método para magnetizar um eixo de acordo com umamodalidade exemplar da invenção que mostra uma alternativa ao diagramade corrente versus tempo de acordo com a Figura 81.

De acordo com a Figura 88, uma função de degrau é aplicada aoeixo, em que a função de degrau pode tomar um dos dois valores Imax ouzero. Tal sinal de magnetização pode ser aplicado diretamente no eixo atra-vés dos contatos 1202, 1203.

A Figura 89 ilustra um diagrama de corrente versus tempo 2100de acordo com um método para magnetizar um eixo de acordo com umamodalidade exemplar da invenção que mostra uma alternativa adicional aodiagrama de corrente versus tempo de acordo com a Figura 81.

Esta etapa de magnetização de codificação de PCME de acordocom o diagrama de tempo versus corrente 2100 tem duas partes subseqüen-tes cada uma tendo uma envoltória ascendente rápida e uma envoltória des-cendente lenta. Assim, dois dos pulsos de corrente da Figura 81 são aplica-dos subseqüentemente (vide a descrição acima da tecnologia de PCME) demodo a permitir uma codificação do eixo.

A Figura 90 mostra uma rede 2200 para magnetizar um eixo oco2201 de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.

De acordo com esta modalidade, o eixo oco 2201 a ser magneti-zado circunda um cilindro de magnetização 2202. Através de uma fonte desinal elétrico 2203, os sinais elétricos para magnetizar ou desmagnetizar oeixo 2201 podem ser aplicados no condutor cilíndrico 2202.

Por exemplo, os três sinais de acordo com a Figura 80, a Figura81, a Figura 82 podem ser aplicados subseqüentemente no cilindro 2202.Alternativamente, os três sinais de acordo com a Figura 87, a Figura 81, aFigura 87 podem ser aplicados subseqüentemente no cilindro 2202. Adicio-nalmente alternativamente, os três sinais de acordo com a Figura 87, a Figu-ra 88, a Figura 82 podem ser aplicados subseqüentemente no cilindro 2202.

A seguir, referindo à Figura 91 até à Figura 93, um sensor defluxo 2300 de acordo com uma modalidade exemplar da invenção será des-crito.

A Figura 91 mostra um sensor de fluxo 2300 que compreendeum suporte 2301 no qual um objeto dobrável 2302 é fixado. Em uma regiãode conexão do suporte 2301 e do objeto dobrável 2302, uma região magne-ticamente codificada 2303 está provida. Esta região magneticamente codifi-cada 2303 pode ser codificada de acordo com a tecnologia de PCME.

Como mostrado na Figura 92, quando um fluido (por exemploum líquido ou um gás) passa pelo sensor de fluxo 2300, o qual está indicadopor uma seta 2400, o objeto dobrável 2302 é dobrado devido a forças mecâ-nicas causadas pelo fluxo do fluido. Conseqüentemente, as tensões mecâni-cas 2401 causadas através das forças de dobramento ocorrem na regiãomagneticamente codificada 2303.

Esta tensão 2401 pode ser medida por um detector de campomagnético (por exemplo uma ou mais bobinas, não mostradas na Figura)provido na vizinhança da região magneticamente codificada 2303. Do sinalrecebido, o fluxo de fluido pode ser estimado, já que as forças de dobramen-to são uma medida para o fluxo de fluido.

O objeto dobrável 2302 da Figura 92 tem uma parte fina conectada na região magneticamente codificada 2303 e tem uma parte espessa em uma porção de extremidade do objeto dobrável 2302 cuja porção de ex-tremidade está em contato funcional com o fluido que flui. A parte fina permi-te um dobramento mesmo em um caso de um fluxo lento, e a porção de ex-tremidade engrossada prove uma interação eficiente com o fluido que flui.Em uma modalidade alternativa, a parte espessa e a parte fina podem sersubstituídas por uma placa essencialmente retangular (similar a uma folhaou uma língua). Uma tal configuração pode prover tanto uma estabilidadedevido a uma parte robusta conectada na região magneticamente codificada2303 quanto uma alta sensibilidade devido à porção de extremidade de altaárea (como vela).

Com um tal medidor de fluxo, é possível medir pequenas forçasque surgem do fluido que flui. Os pequenos sinais de sensor envolvidos comuma tal medição podem necessitar uma amplificação eletrônica antes de umprocessamento adicional. Além de caracterizar um fluxo de fluido, é tambémpossível com uma geometria similar medir a pressão dentro de um tubo. Aresolução ou precisão pode ser de 20 Pa ou menos. A faixa de valores depressão mensuráveis é de até 10 bar ou mais.

Qualquer tipo de tensão que atue sobre uma superfície planapode ser detectada. Por exemplo, a distribuição de força dentro de um tubopode ser monitorada ou caracterizada com uma tal medição. Também, aascensão de um avião pode ser monitorada ou caracterizada com uma talmedição.

A Figura 93 mostra um sistema inteiro, que inclui um tubo oucano 2501 através do qual um líquido 2500 está fluindo.

Assim, um aspecto da presente invenção é uma solução de sis-tema de sensor de dobramento. É conseguida uma solução de Sensor deDetecção de Dobramento de Prova de Conceito sem contato com base emprincípios de magnetostrição que detectará e medirá as forças de dobramen-to aplicadas em qualquer ambiente. Uma aplicação exemplar é um eixo emum medidor de fluxo industrial.

Uma primeira tarefa é projetar, usinar e integrar os componentese os módulos específicos requeridos, para uma medição de DobramentoSem Contato em um módulo de medição de fluxo de "grande escala". A so-lução de sistema de Prova de Conceito (POC) inclui uma eletrônica de Con-dicionamento de Sinal Processamento de Sinal (SCSP) com uma saída desinal analógico. O sensor de dobramento de POC de grande escala pode serutilizado para testar a sensibilidade de um sensor de dobramento baseadoem princípio de magnetostrição nesta aplicação específica.

Uma segunda tarefa é um sistema de sensor de dobramento deescala real para o projeto de medidor de fluxo objetivado.

Um elemento principal do sistema de sensor de fluxo de "GrandeEscala" 2300 é uma travessa 2302 projetada específica que é colocada a-través de um furo no centro do tubo 2501. O líquido 2500 que flui atravésdeste tubo 2501 encontrará uma resistência física quando tentando fluir aoredor da travessa 2302. Quanto mais a viscosidade do líquido, e mais alta avelocidade com a qual o líquido está fluindo através do tubo 2501, mais altasas forças de dobramento que atual sobre a travessa 2302.

Acredita-se que a localização ótima para medir as forças de do-bramento, que atuam sobre a travessa 2302, está no lado superior da placade montagem de travessa 2301. É desejado que o material utilizado para atravessa 2302 e para a placa de montagem de travessa 2301 tenha as pro-priedades magnéticas desejadas. Um dos aspectos do projeto de Sistemade Sensor de Fluxo de POC de "Grande Escala" é identificar a localizaçãode detecção Sem Contato ótima próximo ou na extremidade de topo da tra-vessa 2302 ou na fina membrana que constrói a placa de montagem de tra-vessa 2301.

As forças de dobramento aplicadas na travessa de medição2302 causarão padrões de tensão muito específicos na placa de montagemde travessa 2301.

Os benefícios principais da focalização em um modelo de"Grande Escala" são que é mais fácil executar os testes e fazer as modifica-ções de projeto do que em um projeto menor, em que os custos de sistematotais resultantes são menores.

No entanto, é também possível aplicar esta tecnologia em umprojeto de Sensor de Fluxo "Escala Real".

O POC pode compreender pelo menos uma parte dos seguintes itens:- Hospedeiro de Sensor (Eixo) magneticamente codificado, também denominado Sensor Primário

- Unidade de Sensor Secundário (suporte de bobina de MFS) com cabo de interface

- Eletrônica de Condicionamento de Sinal & Processamento de Sinal

- Opcional: Registrador de Dados

- Opcional: Sistema Operacional, Software

Referindo ao Sensor Primário, a tecnologia de sensor utilizará aspropriedades magnéticas de um eixo de transmissão. Após a codificaçãomagnética ter sido aplicada no eixo de transmissão, o eixo pode ser livremente girado em qualquer velocidade rotacional desejada. As propriedadesmecânicas do eixo de transmissão permanecem inalteradas de modo que astensões típicas de aplicação podem ser aplicadas no eixo de transmissão.

Para aplicar o sensor de magnetostrição com sucesso no eixode transmissão, uma seção uniforme de um comprimento específico (na direção axial) está localizada sobre o eixo de transmissão que pode ser magneticamente codificada utilizando um dos processos de codificação acimadescritos. O espaçamento axial requerido depende de diversos fatores, queincluem mas não estão limitados a desempenho de sensor objetivado, a proximidade de dispositivos Ferromagnéticos que estão localizados próximo daregião codificada, e interferência esperada de fontes magnéticas indesejadas.

Referindo ao Sensor Secundário, bobinas de MFS (Detector deCampo Magnético) podem ser utilizadas que precisam ser colocadas oumontadas no suporte de bobina de MFS. O próprio suporte de bobina deMFS pode também ser denominado SSU. O material para o suporte de bobina de MFS não deve interagir com o sinal magnético do Sensor Primário. Épreferido utilizar um material sintético que não tenha nenhuma propriedademagnética. Alternativamente, o Alumínio ou um aço não magnético pode serutilizado.

O comprimento de fio entre o Sensor Secundário (suporte debobina de MFS) e a eletrônica de SCSP não deve exceder aproximadamen-te 2 metros. Em geral a Unidade de Sensor Secundário.

Dependendo das condições ambientais, pode ser necessárioprover uma blindagem de sinal, uma tal função de blindagem será implemen-tada no suporte de bobina de MFS e/ou na eletrônica SCSP e nas fiações dosistema.

Referindo à Interface de Eletrônica de SCSP, esta eletrônica po-de estar suprida com uma interface de sinal de saída analógica. O suprimen-to interno da eletrônica SCSP (Vcc) é de +5,00 Volts. Conseqüentemente, afaixa de sinal de saída de trilho a trilho em relação a Vcc. Sob circunstânciasnormais a voltagem de saída de sinal "zero" é de 1/2 Vcc (aproximadamente+2,50 Volts).

O sinal de saída analógico está protegido e adequado para co-municar diretamente com os sistemas de interface de aquisição de dadospadrão. Quando utilizando a voltagem de referência de 5,00 V na placa deSCSP, o sinal de saída é um valor "absoluto" e não mudará mesmo quandoa voltagem de suprimento do sistema está subindo ou descendo (dentro delimites especificados, tal como dentro de +6,5 V a +16 V). No entanto, quan-do o suprimento de +5 V regulado é aplicado diretamente no sistema de su-primento interno de eletrônica de SCSP, o sinal "zero" se comportará pro-porcionalmente. Significando que as mudanças do suprimento de +5 V serãovistas proporcionalmente no sinal de saída analógico.

Opcionalmente, um sistema de Registrador de Dados pode estarprovido que atende às necessidades específicas da aplicação. A funçãoprincipal do sistema de Registrador de Dados é de acumular e armazenar osresultados da medição, gerados pela Eletrônica de SCSP de Sensor Secun-dário por um tempo específico. O Registrador de Dados é alimentado poruma bateria recarregável. O sistema pode ser suprido em um formato dePCB montado & testado, pronto para integração em uma caixa específica,ou o Registrador de Dados pode ser suprido como um sistema completa-mente montado, em seu próprio alojamento à prova de água e poeira.

Após ter disparado o processo de armazenamento de dados doRegistrador de Dados, o Registrador de Dados irá continuamente gravar/armazenar as medições da Eletrônica de SCSP conectada. Pode-se ouinterromper a operação de gravação ou deixar o sistema decidir quando terminar o modo de gravação (quando a capacidade de armazenamento dedados máxima na placa for alcançada).

Dependendo da especificação do sistema, pode-se carregar asinformações armazenadas nas instalações de armazenamento na placa doRegistrador de Dados, para um sistema de PC ou de Laptop operado porWindows. A transferência de dados pode ser através de fios (como uma interface serial RS232c), ou pode ser executada sem fio. Existe a opção demudar os ajustes do sistema de sensor quando estando conectado a PC ouum Laptop.

Se desejado um software de controle padrão ou de processamento de dados avançado pode ser provido. Tal software será escrito parauma placa de eletrônica de SCSP personalizada ou para o Registrador deDados. Na maioria dos casos as funções do software são funções de processamento de sinal especiais (como: filtragem ou análise de padrão de sinal) e de controle de sistema programável pelo usuário.

As interferências de campo parasita magnético potenciais (exemplo: um motor elétrico próximo) podem tornar necessário que alguns doscomponentes de sensor ou módulos precisem ser protegidos através de umablindagem magnética adicional.

O Sistema de Sensor pode ser especificado como segue:

Especificação do Medidor de Fluxo

Velocidade de fluxo nominal FS m/s +1-2

Velocidade de fluxo máxima esperada Sobrecarga m/s +/-4

Material de SH existen- Material de

te/planejado (Nome, ComposiTO SHção)

Objeções para mudar este material

Especificações de endurecimenTO EndurecimenTO

Sujeito a avaliação de material<table>table see original document page 91</column></row><table><table>table see original document page 92</column></row><table>

De acordo com uma modalidade exemplar da invenção, umaseqüência de desmagnetizar (completamente) um objeto magnetizável pelaaplicação de um sinal de desmagnetização de baixa freqüência alta amplitu-de, magnetizar o objeto magnetizável desmagnetizado, e desmagnetizar(parcialmente) o objeto magnetizável pela aplicação de um sinal de desmag-netização de alta freqüência baixa amplitude está provida (vide Figura 80 atéFigura 82).

Para a segunda etapa de desmagnetização, a freqüência f nãodeve ser muito pequena de modo a evitar a penetração do campo em regi-ões muito profundas do objeto. Por uma razão similar, a intensida-de/amplitude não deve ser muito alta. Isto pode permitir suprimir ou eliminaros efeitos de histerese perturbadores.

Uma (segunda) desmagnetização adicional pode ser executadatambém permanentemente durante uma medição ou diretamente antes deexecutar uma medição. Por exemplo, isto pode incluir dispor uma bobina dedesmagnetização de camada única enrolada apertada ao redor do objeto aqual pode ser ativada por um intervalo de tempo predeterminado antes damedição, ou permanentemente. Uma tal bobina de desmagnetização podeser adicionalmente provida para uma ou mais bobinas de medição dispostaspara medir um sinal magnético dependente de torque.

Quando uma tal bobina de desmagnetização de camada únicaestá enrolada apertada para circundar o objeto, um torque pode ser aplicadoe a segunda desmagnetização pode ser executada logo antes de iniciar amedição real. Acredita-se presentemente que esta medição pode permitirque domínios de Weiss individuais que convencionalmente causam efeitosde histerese sejam forçados em uma orientação modificada. Em outras pala-vras, pela aplicação de um sinal de alta freqüência baixa amplitudes, estesdomínios de Weiss perturbadores podem ser trazidos em uma orientaçãoessencialmente estatística, assim suprimindo os efeitos de histerese indese-jados.

A Figura 94 mostra uma configuração de um eixo magnetizável9400 sendo girável. Ainda, a Figura 94 mostra uma bobina de desmagneti-zação de supressão de histerese 9401 e duas bobinas de medição 9402.

A Figura 95 mostra um diagrama 9500 que tem uma abscissa9501 ao longo da qual a freqüência de desmagnetização f e a intensidade dedesmagnetização I estão registradas. Ao longo de uma ordenada 9502, aeficiência anti-histerese E está registrada. Como pode ser visto da Figura 95uma alta eficiência E pode ser obtida com uma f suficientemente grande ecom uma I suficientemente pequena.

Deve ser notado que o termo "compreende" não exclui outroselementos ou etapas e o "um" não exclui uma pluralidade. Também os ele-mentos descritos em associação com as diferentes modalidades podem sercombinados.

Claims (36)

1. Método para magnetizar um objeto magnetizável, o métodocompreendendo as etapas de:aplicar um primeiro sinal de desmagnetização no objeto magne-tizável para desmagnetizar o objeto magnetizável, em que o primeiro sinalde desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma primeira fre-qüência e uma primeira amplitude;aplicar um sinal de magnetizaçao no objeto magnetizável des-magnetizado para magnetizar o objeto magnetizável;aplicar um segundo sinal de desmagnetização no objeto magne-tizável magnetizado para desmagnetizar parcialmente o objeto magnetizávelmagnetizado, em que o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétri-co alternado que tem uma segunda freqüência e uma segunda amplitude.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menosum do primeiro sinal de desmagnetização, do sinal de magnetizaçao e dosegundo sinal de desmagnetização è aplicado diretamente no objeto magne-tizável.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que pelomenos um do primeiro sinal de desmagnetização, do sinal de magnetizaçaoe do segundo sinal de desmagnetização é uma corrente elétrica a qual éinjetada no objeto magnetizável.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a primeira freqüência é menor do que a segunda freqüência.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a primeira amplitude é maior do que a segunda amplitude.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que a primeira freqüência é menor do que ou igual a 50 Hz.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que a segunda freqüência é maior do que ou igual a 100 Hz.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que a primeira amplitude é maior do que ou igual a 20 A.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-8, em que a segunda amplitude é menor do que ou igual a 10 A.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, em que o segundo sinal de desmagnetizaçao é selecionado de tal modo que os efeitos parasíticos são suprimidos.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, em que o segundo sinal de desmagnetizaçao é selecionado de tal modo que somente uma magnetização de superfície é seletivamente removida doobjeto magnetizável.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que os sinais elétricos alternados de acordo com o primeiro sinal de desmagnetizaçao e/ou o segundo sinal de desmagnetizaçao são selecionados do grupo que consiste em um sinal de seno, um sinal de co-seno, umsinal de triângulo, um sinal de dente de serra, um sinal de pulso e um sinalretangular.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, ainda compreendendo, após ter aplicado o segundo sinal de desmagnetizaçao,ajustar a magnetização do objeto magnetizável pela disposiçãode pelo menos um elemento de desmagnetizaçao adjacente ao objeto magnetizado;desmagnetizar uma parte do objeto magnetizado pela ativaçãodo elemento de desmagnetizaçao para ajustar a magnetização do objetomagnetizável pela formação de uma porção desmagnetizada do objeto diretamente adjacente a uma porção magnetizada restante do objeto.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, em que pelo menos um do pelo menos um elemento de desmagnetizaçao é uma bobina de desmagnetizaçao.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, em que a bobinade desmagnetizaçao está disposta para circundar uma porção do objeto magnetizado a ser desmagnetizado.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13a 15, em que pelo menos um do pelo menos um elemento de desmagnetiza-ção é um eletroímã.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14a 16, em que o pelo menos um elemento de desmagnetização é ativado pelaaplicação de um sinal elétrico variável no tempo.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14a 17, em que o pelo menos um elemento de desmagnetização é ativado pelaaplicação de uma corrente alternada ou uma voltagem alternada.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a correntealternada ou a voltagem alternada alterna com uma freqüência a qual ésubstancialmente menor do que 50 Hz.

20. Método de acordo com a reivindicação 18 ou 19, em que acorrente alternada ou a voltagem alternada alterna com uma freqüência menor do que 5 Hz.

21. Método de acordo com a reivindicação 13, em que pelo menos um do pelo menos um elemento de desmagnetização é um ímã permanente.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, em que o ímãpermanente é ativado movendo o ímã permanente na vizinhança do objetoem um modo variável no tempo.

23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, em que aplicar um sinal de magnetização para magnetizar o objeto magnetizável inclui ativar uma bobina de magnetização a qual está disposta paracircundar o objeto a ser magnetizado.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, em que a bobinade magnetização é ativada pela aplicação de uma corrente contínua ou umavoltagem contínua.

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, em que aplicar um sinal de magnetização para magnetizar o objeto magnetizável inclui aplicar pelo menos dois pulsos de corrente no objeto de modo que em uma direção essencialmente perpendicular à superfície do objeto,uma estrutura de campo magnético é gerada de modo que exista um primeiro fluxo magnético em uma primeira direção e um segundo fluxo magnéticoem uma segunda direção, em que a primeira direção é oposta à segundadireção.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, em que, em umdiagrama de corrente versus tempo, cada um dos pelos menos dois pulsosde corrente tem uma envoltória ascendente rápida a qual é essencialmentevertical e tem uma envoltória descendente lenta.

27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, em que um eixo está provido como o objeto.

28. Método de acordo com a reivindicação 27, em que o eixo é um do grupo que consiste em um eixo de motor, um cilindro de trabalho alternante, e uma articulação de arraste.

29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13a 28, em que somente um do pelo menos um elemento de desmagnetizaçãoé ativado de cada vez.

30. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13a 28, em que pelo menos dois elementos de desmagnetização são ativadosde cada vez.

31. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 30, em que o primeiro sinal de desmagnetização é aplicado no objeto magnetizável de tal modo a desmagnetizar o objeto magnetizável inteiro.

32. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, em que o primeiro sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado atenuado.

33. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 32, em que o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado atenuado.

34. Rede para magnetizar um objeto magnetizável, a rede compreendendo uma fonte de sinal elétrico, em que a fonte de sinal elétrico está adaptada para:aplicar um primeiro sinal de desmagnetização no objeto magnetizável para desmagnetizar o objeto magnetizável, em que o primeiro sinalde desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma primeira fre-qüência e uma primeira amplitude;aplicar um sinal de magnetização no objeto magnetizável desmagnetizado para magnetizar o objeto magnetizável;aplicar um segundo sinal de desmagnetização no objeto magnetizável magnetizado para desmagnetizar parcialmente o objeto magnetizável magnetizado, em que o segundo sinal de desmagnetização é um sinal elétrico alternado que tem uma segunda freqüência e uma segunda amplitude.

35. Rede de acordo com a reivindicação 34, ainda compreendendo um elemento de conexão elétrica adaptado para conectar eletricamente a fonte de sinal elétrico com um objeto magnetizável.

36. Rede de acordo com a reivindicação 34 ou 35, ainda compreendendo um condutor elétrico adaptado para circundar um objeto magnetizável ou ser circundado por um objeto magnetizável.