Capteurs de courant à sonde magnétique

Capteurs compact à forte dynamique

Concept

Le capteur permet une mesure précise du courant de 10mA à 100A grâce à sa conception à double étage. Pour les courants inférieurs à un ampère, la précision est de dix milliampères. L'étage courants faibles est basé sur un principe de mesure récemment développé par VAC qui utilise une sonde annulaire en matériau magnétique amorphe VITROVAC. L'étage courants forts détecte les courants de plus d'un ampère et reprend la technologie de capteur à boucle fermée et sonde de champ magnétique utilisée depuis longtemps par VAC. Ce capteur à double étage a été développé pour un système de gestion d'énergie de batterie automobile, mais sa grande dynamique de mesure lui autorise un bien plus large champ d'application. Son principe de sonde magnétique VITROVAC lui autorise un design très compact et un poids inférieur à 30 grammes, tout en lui garantissant - comme avec tous les capteurs à sonde magnétique - une excellente stabilité thermique. Son boîtier inclut les broches de sortie et permet de l'implanter directement sur circuit imprimé.

Données techniques

Le capteur de courant est constitué de deux étages :

• Premier étage (10mA à 1A)
  Pour la mesure de cette gamme de courant, VAC utilise un principe de mesure récemment mis au point. La sonde annulaire du capteur se compose d'un tore magnétique en matériau amorphe VITROVAC de forme circulaire ou oblongue placée autour du conducteur primaire et autour de laquelle se trouve une bobine. Cette sonde annulaire détecte le champ magnétique produit par le courant du conducteur primaire. La résolution du capteur est déterminée par l'offset de la sonde à courant primaire nul. La sonde annulaire VITROVAC ne montre aucun effet d'hystérésis et son offset se situe à moins de 10 milliampères. Cet étage supporte parfaitement des courants primaires très élevés et son signal de sortie est immédiatement disponible dès que le courant primaire revient dans sa gamme de mesure. Le signal de sortie est de forme rectangulaire à modulation de phase. Il peut-être géré par l'entrée de comptage d'un microcontrôleur ou par converti en tension analogique par un simple circuit RC.

• Second étage (1A à 100A)
  Pour cette gamme, VAC utilise un capteur à boucle fermée et sonde de champ magnétique VITROVAC qu'il utilise depuis de nombreuses années sur ses autres modèles de capteurs. 

Les capteurs de courant à boucle fermée sont des produits précis et économiques. L'étage de capteur actif détecte le champ magnétique produit dans le tore par le courant primaire au moyen de la sonde de champ. Un courant induit dans la bobine de compensation génère un champ de direction opposé au champ primaire. Le champ total dans le tore est ainsi maintenu à une valeur nulle. Là aussi, la résolution du capteur est principalement déterminée par l'offset de la sonde de champ magnétique qui sert de détecteur de champ nul dans l'entrefer du tore. Les composants équipés d'une sonde à effet Hall génèrent un offset de l'ordre de 500mA, variable dans le temps et sensible aux variations de température. La technologie développée par VAC utilise une sonde de champ magnétique et une tore miniature en matériau amorphe VITROVAC. L'offset résultant se situe entre 50 et 100mA, indépendant des variations de température.

La combinaison de ces deux étages garantit une excellent précision de mesure sur une plage dynamiquement très élevée. L'addition de ces deux capteurs permet d'obtenir une mesure linéaire sur plus de quatre décades.

Caractéristiques électriques   

L'électronique du capteur et le capteur doivent être implantés séparément. L'électronique du capteur peut être implanté sur la carte de contrôle du système. Elle contrôle la commutation entre les deux étages de mesure et peut gérer un mode veille. Le capteur doit être alimenté par une source +5V stabilisé. Le signal de sortie de l'étage courants faibles est un signal rectangulaire à modulation de phase qui peut-être exploité par l'entrée de comptage d'un microcontrôleur ou par converti en tension analogique par un simple circuit RC. L'étage courants forts délivre un courant de sortie différentiel variable de 0 à ±100mA qui peut être converti en tension avec une résistance de charge RB. L'électronique de gestion des capteurs peut aisément être intégrée dans un Asic avec quelques composants périphériques. Elle peut aussi être une partie d'un Asic spécifique intégrant alors plus de fonctions. Une électronique en composants discrets peut être fournie par VAC pour des petites quantités ou en échantillons.

La barre de courant primaire doit être placée dans l'ouverture du capteur. En utilisant un conducteur en forme de U, la gamme de mesure linéaire croît de 60 à 100A. Le module capteur et son électronique de contrôle sont séparés. L'électronique de contrôle du capteur peut être intégrée à l'unité de contrôle du système. Le capteur de courant est enrobé de plastique souple sur base polyamide. Il est conforme à la norme UL 94V-0 sur l'inflammabilité. Le module capteur possède 6 broches de sortie : 4 pour l'étage courants faibles et 2 pour l'étage courants forts. Il peut être monté sur circuit imprimé. Pour les applications où la dynamique de mesure est plus faible, une module à un seul étage avec une gamme de mesure de 100mA à 100A est également disponible.

Capteurs de courant à effet Hall

  Notes d'application