Capteur de courant à effet Hall

Le capteur de courant à effet Hall est un type de capteur de courant exploitant l'effet Hall pour produire une tension qui est l'image exacte (avec un facteur de proportionnalité connu) du courant à mesurer ou à visualiser^[1],[2],[3].

Explication

Le capteur représenté ci-dessous délivre en sortie une tension v_H quasiment proportionnelle au champ magnétique et donc dépendant de l'intensité i : le courant à visualiser est appliqué à un enroulement de circuit magnétique^[1]. Il produit un champ magnétique qui est responsable de l'apparition de la tension « Hall » v_H^[1],[2],[3].

Mais les non-linéarités et les phénomènes d'hystérésis empêchent d'obtenir une mesure très précise dans une large gamme d'intensité. Aussi le montage est-il modifié : un système de contre-réaction impose au transformateur ci-dessous de fonctionner à flux nul, et c'est le courant d'annulation du flux i_S qui est converti en tension à l'aide d'un convertisseur à amplificateur opérationnel^[1],[2],[3].

Le rapport de transformation m dépend du nombre de spires de l'enroulement secondaire par rapport au nombre de « passages » du circuit primaire^[1]. Ce rapport est généralement égal à 1 000 ou 2 000, voire jusqu'à 10 000 pour les modèles mesurant de très fortes intensités.

On a : i_S = 1/m · i_P.

Ce type de capteur est plus coûteux que le shunt et sa sensibilité aux champs magnétiques extérieurs peut nécessiter quelques précautions, mais il apporte de nombreux avantages :

• la chute de tension introduite dans le montage est très faible : v_S étant limitée à quelques volts la tension v_P est inférieure à quelques mV ;
• l'isolation galvanique entre la mesure et le circuit est un élément appréciable de sécurité et permet d'éliminer l'influence du mode commun sur la mesure ;
• la bande passante est relativement large : du continu à couramment 100 kHz, voire 200 kHz^[3] (1 MHz pour certains modèles)^[2], elle est souvent supérieure à celle du voltmètre mesurant la tension v_M ;
• la grandeur de sortie des capteurs de courant à effet Hall industriels étant généralement un courant, ceci permet, en plaçant la résistance de mise à l'échelle de la mesure à distance, une meilleure immunité contre les parasites, dans les applications de conversion de l'énergie.

Du fait de l'éventail des calibres et de leur bande passante, les capteurs de courant à effet Hall sont introduits dans un grand nombre d'appareils de mesure : ampèremètres, multimètres, wattmètres, analyseurs de réseau et convertisseurs courant-tension pour oscilloscope.

Ils sont aussi largement utilisés comme éléments de mesure dans les boucles de régulation d'intensité des convertisseurs électroniques comme les onduleurs, variateurs de vitesse, cycloconvertisseurs.

Notes et références

1. Patrick Abati, « Les capteurs à effet Hall », origine : académie d'Aix-Marseille, 7 décembre 2001 site=sitelec.org.
2. François Costa et Patrick Poulichet, Sondes pour la mesure du courant en électronique de puissance, Saint-Denis, Éditions techniques de l'ingénieur, 10 novembre 2005 (lire en ligne), p. 6-7.
3. M. Correvon, « Systèmes électroniques – Chapitre 14 – Mesure de courant, transducteurs » [PDF], sur les-electroniciens.com, Institut d'automatisation industrielle – Haute École spécialisée de Suisse occidentale (consulté le 7 août 2017), p. 14-20.

Voir aussi

Articles connexes

• Mesure de courant
• Capteur à effet Hall
• Shunt
• Capteur de courant à effet Néel
• Pince ampèremétrique