Brevet FR2611051A1 — publié le 19880819

DISPOSITIF DE MESURE DE L'INTENSITE D'UN COURANT ELECTRIQUE ALTERNATIF A L'AIDE D'UNE SONDE A EFFET HALL La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de L'intensité d'un courant électrique alternatif, industriel ou domestique, utilisant une sonde à effet HALL. Pour la mesure des intensités de courants électriques alternatifs industriels ou domestiques, on utilise généralement des bobines toroidales, lesquelles présentent deux inconvénients majeurs. Au plan économique elles sont d'un coût global élevé et, surtout, au plan technique, elles sont le siège de tensions induites souvent perturbées de tensions parasites, de diverses fréquences, rendant le traitement des signaux utiles difficile. C'est ainsi que dans les environnements très perturbés il est quasi impossible de différencier un signal vrai à 50 Hz de ronflements parasites à la même fréquence. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients en proposant un nouveau dispositif utilisant de manière nouvelle les sondes à effet HALL. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de l'intensité d'un courant électrique alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde à effet HALL constituée de deux dipôles électriques dont l'un est connecté à un circuit dit de commande comportant une source d-e courant continu et une résistance électrique de préférence réglable et dont l'autre est susceptible de délivrer à ses bornes un signal sous forme d'une tension U, ladite sonde étant interposée dans un champ magnétique (H) généré par le courant dont l'intensité est à mesurer. Suivant une autre caractéristique relative au montage dudit dispositif, ladite sonde est interposée entre deux pièces en matériau magnétique non permanent disposées en opposition de part et d'autre de la sonde, l'une des pièces étant montée réglable en éloignement vis à vis de la sonde, de façon à modifier l'entrefer, les deux pièces étant reliées par des pièces en matériau magnétique non permanent de maniére à former ensemble une boucle magnétique entourant le conducteur dans lequel circule le courant dont l'intensité est à mesurer. Un tel dispositif permet de délivrer une tension U aux bornes dudit second dipôle de la sonde à effet HALL, directement proportionnelle à l'intensité du courant ayant engendré le champ magnétique dirigé sur ladite sonde. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 représente le schéma électrique du dispositif de mesure selon L'invention ; - Figure 2 illustre un premier mode de réalisation du dispositif de L'invention appliqué à la mesure de courants circulant dans des circuits imprimés, et - Figure 3 illustre un second mode de réalisation appliqué à la mesure de courants plus importants circulant dans des barres conductrices. La figure 1 représente le schéma électrique de principe du dispositif selon l'invention. Sur cette figure on a représenté symboliquement en 1 une sonde à effet HALL, telle que celle disponible dans le commerce sous la référence commerciale K.S.Y.10 et fabriquée par la société allemande SIEMENS. Une telle sonde est constituée d'un composant solide de très petites dimensions comprenant deux dipôles électriques respectivement 2 et 3, équivalents et non polarisés, ni individuellement, ni mutuellement. La sonde 1 est placée dans un champ électromagnétique H engendré par le courant électrique alternatif dont on veut mesurer l'intensité. Dans l'un (2) des dipôles on fait circuler un courant de contrôle continu par l'intermédiaire d'une source de courant continu 4 reliée, d'une part, à un conducteur 5 commun aux deux dipôles et, d'autre part, à l'autre extremité du dipôle 2, par l'intermédiaire d'un résistance 6 de limitation de courant, en série avec un resistance potentiometrique réglable 7, et d'un interrupteur 8. En présence du champ magnétique H, l'interrupteur 8 étant fermé, le dipôle 3 fournit entre les bornes 9 et 10 un signal constitué par une tension U susceptible d'être appliquée, par L'intermédiaire d'un condensateur de liaison 11, à un amplificateur (non représenté) adapté à l'utilisation spécifique envisagée de ladite tension U. Cette dernière, dans la mesure où le courant de contrôle appliqué au dipôle 1 ne dépasse pas une intensité de 5 A pour le type de sonde décrit ci-dessus, est directement et linéairement proportionnelle au champ H et donc à l'intensité du courant électrique alternatif generateur dudit champ. Dans ce dispositif la tension de HALL est directement dépendante du courant de contrôle fourni par la source 4 et traversant le didipôle 2, ce qui permet de mesurer des intensités très élevées sans atteindre la limite de tension fournie par la sonde, c'est à dire environ 100 mV : il suffit pour cela d'abaisser le courant de contrôle en agissant sur la résistance réglable 7. La tension U reproduit ainsi la variation périodique de l'intensité dudit courant fidèlement et avec une grande sensibilité. La consommation du circuit représenté en figure 1 est par ailleurs négligeable, le courant de contrôle étant très faible, de l'ordre de 5 mA, la source 4 étant par exemple une batterie de 12 volts. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention appliqué à la mesure d'un courant circulant dans un conducteur 12 imprimé sur chaque face d'un substrat 13 isolant, par exemple en verre époxyde. Un circuit magnétique simplifié concentre le flux magnétique à travers la sonde HALL 1, ce circuit comprenant deux barreaux de matériau magnétique non permanent 14 et 15, par exemple en fer doux, nickel ou ferrite, maintenus parallèlement au substrat 13 et plaqués contre ce dernier à l'aide d'un manchon -- 16 d'entretoisement traversant le substrat et dans lequel est insérée une vis 17 en materiau magnétique non permanent assurant la liaison entre les barreaux 14 et 15 et une vis 18 en materiau isolant, par exemple en polyamide,traversant le substrat ainsi que les conducteurs 12. Des plaques isolantes 19 sont interposées entre les barreaux 14 et 15 et le substrat 13. A A l'autre extrémité des barreaux 14 et 15 sont disposées en regard deux vis en matériau magnétique non permanent, respectivement 20 et 21, l'une (20), traversant le substrat, portant la sonde HALL 1 et permettant de la positionner à une hauteur, vis à vis du substrat 13, autorisant le soudage des raccordements de la sonde directement sur le circuit imprimé et, t'autre (21), permettant de régler l'entrefer entre la sonde 1 et la vis 21 et fournissant ainsi un réglage mécanique de la tension de sortie U du dispositif de l'invention. Ce dernier n'est pas représenté sur la figure 2. Il est par exemple identique à celui de la figure 1 et identiquement raccordé à la sonde 1. La face externe des plaques isolantes 19 peut être revêtue d'une couche conductrice reliée à la terre et servant de blindage électrostatique. Un tel montage mécanique convient jusqu'à des courants de l'ordre de 60 A. La figure 3 illustre un montage pour l'application du dispositif de la figure 1 à la mesure -d'un courant de plus forte intensite circulant dans une barre conductrice 22, représentée en coupe transversale. Un support isolant 23 en forme de U entoure la barre 22 sur trois côtés. Le support 23 supporte sur ses trois côtes, extérieurement, trois pièces pôlaires 24,25,26 reliées entre elles par des vis 27. Deux équerres 28 et 29 en matériau magnétique non permanent ferment le circuit en étant fixees par des vis 30 à l'extrémité des pieces 24 et 26. Une piece isolante 31 est interposée entre les extrémités des pièces 24 et 26 et forme le quatrieme côte du support 23 en étant fixée par des axes 32 interposes entre les pieces 23, 28 et 29. Bien entendu des cales isolantes réglables (non représentées) sont interposées entre la barre 22 et le support 23, 31 afin de bloquer l'ensemble du dispositif sur la barre. La pièce 31 comporte une glissiere 33 supportant un petit circuit imprimé CI de raccordement électrique de la sonde de HALL 1. La sonde 1 est -traversée par le flux magnétique conduit par deux vis antagonistes 34 et 35 solidaires respectivement des équerres 28 et 29. L'une (35) des vis supporte la sonde 1, cependant que t'autre (34) permet le réglage de l'entrefer entre la sonde 1 et la vis 34. La sonde 1 est, comme dans le cas du montage de la figure 2, reliée à un circuit tel que représenté en figure 1, et générant la tension U proportionnelle à l'intensité du courant circulant dans la barre 22. Il est à noter que la barre 22 peut être une barre pleine ou feuilletée souple ou être remplacée par un câble. Le dispositif selon l'invention peut-être utilisé suivant diverses applications sur des circuits imprimés ou sur des circuits à conducteurs à barre ou autres traversés par des courants d'intensité pouvant être très importante, sur des réseaux alternatifs mono ou polyphasés. Chaque phase, ainsi qu'éventuellement le neutre, peut être munie, selon les applications envisagées, d'un dispositif de mesure d'intensité selon l'invention- , les signaux provenant de ces dispositifs pouvant etre traités- de façon par exemple à detecter les défauts d'isolement, tes fuites à la terre, les desequilibres de phase, etc... Bien entendu L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représ-entés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment en ce qui concerne la configuration de la boucle magnétique chargée de canaliser le flux magnétique engendré par le courant à mesurer sur la sonde HALL, suivant la nature du conducteur traversé par ledit courant. R E V E N D I C A T I O N S :=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=: 1. Dispositif de mesure de l'intensité d'un courant électrique alternatif, caracterisé en ce qu'il comprend une sonde à effet HALL (1) constituée de deux dipôles électriques dont l'un (2) est connecté à un circuit dit de commande comportant une source de courant continu (4) et une résistance électrique de préférence réglable (6,7) et dont l'autre (3) est susceptible de délivrer à ses bornes (9,10) un signal sous forme d'une tension U, ladite sonde (1) étant interposée dans un champ magnétique (H) généré par le courant dont L'intensité est à mesurer. 2. Dispositif suivant La revendication 1, caractérisé en ce que ladite sonde (1) est interposée entre deux pièces en matériau magnétique non permanent (20,21,34,35), disposées en opposition de part et d'autre de la sonde, l'une des pièces (21,34) étant montée réglable en éloignement vis à vis de la sonde, de façon à modifier l'entrefer, les deux pièces étant reliées par des pieces en matériau magnétique non permanent (14,15,17;24,25,26) de maniere à former ensemble une boucle magnétique entourant le conducteur (12,22) dans lequel circule le courant dont l'intensité est à mesurer. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conducteur est un conducteur (12) imprimé sur un substrat isolant (13). 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conducteur est une barre conductrice (22) ou autre conducteur susceptible de conduire des courants d'intensité pouvant être très importante. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un matériau isolant électriquement (19;23,31) est interposé entre le conducteur et les pièces (14,15,16,20,21 ; 24,25,26,34,35) formant ladite boucle magnétique.