Dans cet article, nous apprenons un simple circuit de capteur de courant sans contact utilisant un circuit intégré de capteur à effet Hall.

Pourquoi un capteur à effet Hall

En ce qui concerne la détection de courant (ampères), les appareils à effet Hall linéaire sont les meilleurs et les plus précis.

Ces appareils peuvent détecter et mesurer le courant de quelques ampères à plusieurs milliers. De plus, il permet d'effectuer les mesures de manière externe sans nécessiter de contact physique avec le conducteur.

Lorsque le courant traverse un conducteur, un champ magnétique en espace libre d'environ 6,9 gauss par ampère est généralement généré.

Cela implique que, pour obtenir une sortie valide du dispositif à effet Hall, il doit être configuré dans la plage du champ ci-dessus.

Pour les conducteurs à faibles courants, cela signifie que l'appareil doit être configuré à l'intérieur d'agencements spécialement conçus pour améliorer la portée et les capacités de détection du capteur.

Cependant, pour un conducteur transportant de fortes intensités de courant, aucune disposition spéciale peut ne pas être nécessaire et le dispositif linéaire à effet Hall serait capable de détecter et de mesurer les ampères directement en se positionnant dans un torroïde à espacement.

Calcul du flux magnétique

La densité de flux magnétique sur le dispositif peut être formulée comme suit:

B = I / 4 (pi) r, ou I = 4 (pi) rB

où,
B = intensité du champ en Gauss
I = courant en ampères
r = distance entre le centre du conducteur et l'appareil positionné en pouces.

On peut noter qu'un élément à effet Hall produira la réponse la plus optimale lorsqu'il est positionné perpendiculairement à un champ magnétique. La raison en est une génération réduite de cosinus de l'angle par rapport aux champs angulaires à 90 degrés.

Mesure sans contact du courant (faible) à l'aide d'une bobine et d'un appareil à effet Hall

Comme discuté ci-dessus, lorsque des courants plus faibles sont impliqués, le mesurer à travers une bobine devient utile car la bobine aide à concentrer la densité de flux et donc la sensibilité.

Application de l'écart entre les appareils et les bobines

En imposant un entrefer dispositif à bobine de 0,060 ', la densité de flux magnétique effective obtenue devient:

“comment fonctionne la modulation de largeur d'impulsion ”

B = 6,9nI ou n = B / 6,9I

où n = nombre de tours de bobine.

A titre d'exemple, pour visualiser 400 gauss à 12 ampères, la formule ci-dessus peut être utilisée comme:

n = 400/83 = 5 tours

Un conducteur transportant des intensités de courant inférieures, généralement inférieures à 1 gauss, devient difficile à détecter en raison de la présence d'interférences inhérentes normalement accompagnées de dispositifs à semi-conducteurs et de circuits d'amplification linéaire.

Le bruit large bande émis à la sortie de l'appareil est généralement de 400 uV RMS, ce qui entraîne une erreur d'environ 32 mA, qui pourrait être considérablement importante.

Afin d'identifier et de mesurer correctement les courants faibles, un agencement illustré ci-dessous est utilisé dans lequel le conducteur est enroulé autour d'un noyau toroïdal plusieurs fois (n), donnant l'équation suivante:

B = 6,9 nI

où n est le nombre de tours

Le procédé permet d'améliorer suffisamment les champs magnétiques à faible courant pour fournir au dispositif à effet Hall des données sans erreur pour la conversion ultérieure en volts.

Mesure sans contact du courant (élevé) à l'aide d'un tore et d'un appareil à effet Hall

Dans les cas où le courant à travers le conducteur peut être élevé (environ 100 ampères), un dispositif à effet Hall peut être directement utilisé via un tore à section de broche pour mesurer les grandeurs en question.

Comme on peut le voir sur la figure ci-dessous, l'effet Hall est placé entre la fente ou l'intervalle du tore tandis que le conducteur transportant le courant traverse l'anneau torroïde.

Le champ magnétique généré autour du conducteur est concentré dans le torroïde et est détecté par le dispositif à effet Hall pour les conversions requises en sortie.

Les conversions équivalentes effectuées par l'effet Hall peuvent être directement lues en connectant de manière appropriée ses fils à un multimètre numérique réglé à la gamme mV DC.

Le câble d'alimentation du circuit intégré à effet Hall doit être connecté à une source CC conformément à ses spécifications.