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RÉSUMÉ
Cet article dresse un bilan des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant en s’appuyant sur les exemples d’applications spécifiques à l’électronique de puissance. Les capteurs de courant permettent de garantir la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes. Le domaine de l’automobile, tout comme celui des transports, a de plus en plus recours à ces composants dont les performances et les exigences ont considérablement évolué ces dernières années.
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François COSTA : Professeur des universités à l’IUFM de Créteil
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Patrick POULICHET : Enseignant-chercheur ESIEE
INTRODUCTION
Le marché du capteur de courant s’est fortement développé ces dernières années : de nouvelles applications ayant pour objet d’améliorer la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes sont apparues, comme par exemple dans le domaine de l’automobile où l’électronique de puissance et de commande a subi un développement quasi exponentiel. Ces secteurs de grande diffusion et leurs contraintes de prix ont fait évoluer les besoins en matière de capteurs de courant, leurs performances et les contraintes qu’ils subissent. Ceux-ci font désormais appel à des techniques d’intégration proches de celles rencontrées en microélectronique, certaines fabrications intègrent un ASIC ou d’autres sont directement déposées sur un substrat de silicium. Enfin, des progrès sensibles ont été réalisés sur la fabrication des capteurs magnétiques (effet Hall, magnétorésistance géante, etc.) depuis une dizaine d’années seulement.
Outre le secteur de l’automobile déjà évoqué, les capteurs de courant sont utilisés dans d’autres secteurs des transports, (traction électrique, avionique), dans les procédés industriels mais aussi dans les domaines de l’instrumentation et de la métrologie. Pour ces derniers, la précision de mesure est un critère de grande importance.
Ce dossier se propose d’établir un état de l’art des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant et de les situer dans quelques domaines d’application spécifiques à l’électronique de puissance.
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8. Capteur à champ moyen nul ou de type fluxgate
Le capteur à champ nul utilise le même principe que le magnétomètre (plus connu sous le nom de fluxgate) . Le magnétomètre est un dispositif de mesure de champ magnétique extrêmement précis. Il peut être utilisé pour la mesure des champs magnétiques continus ou à basse fréquence dans la gamme de 10 –10 à 10–4. La configuration de base est présentée à la figure 24.
Le principe de fonctionnement repose sur l’utilisation d’un matériau magnétique à cycle carré comme le Permalloy. Ce matériau est périodiquement saturé par un courant d’excitation I exc sinusoïdal ou triangulaire comme pourrait l’être une inductance saturable. La tension relevée sur l’enroulement auxiliaire e ind est nulle pendant les phases où le matériau est saturé, et non nulle en dehors (la variation du flux n’est pas nulle uniquement pendant la phase de non-saturation et cela justifie le terme de porte de flux « fluxgate »). En présence d’un champ magnétique extérieur continu ou d’un courant de fréquence beaucoup plus faible que le courant d’excitation, la saturation n’est plus symétrique. Le principe de mesure de l’induction, magnétique extérieure reposent sur la mesure de cette dissymétrie.
La figure 25 a présente le principe de la mesure du déphasage entre les impulsions de sortie pour détecter la présence du courant à mesurer : il est continu et sa présence modifie les instants t 1 et t 2.
Le principe de mesure du courant basé sur la détection du décalage entre deux impulsions est décrit à la figure ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Les capteurs de courant de marque LEM : http://www.lem.com/
-
(2) - * - Capteur d’induction et de courant de marque Honeywell : http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/current/
-
(3) - * - Résistance magnétique géante GMR : http://www.nve.com/spec/PDFs/catalog.pdf
-
(4) - * - Résistance de type shunt : http://www.caddock. com/
-
(5) - * - Capteur à effet Hall de marque Allegro : http:// www.allegromicro.com/
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(6) - * - Les capteurs magnétiques et les capteurs de courant de marque Bell : http://www.sypris. com/stm/content.asp?page id=671
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