Brevet FR2810409A1 — publié le 20011221

présente invention concerne un instrument de mesure de courant du type sans contact pour mesurer un courant électrique dans un fil sous tension, sans contact avec ce dernier. appareil de mesure utilisé jusqu à maintenant comme détecteur pour mesurer aussi bien un courant alternatif qu'un courant continu est du à pince dans lequel un conducteur à mesurer en termes de courant électrique est pincé à l'aide d'un noyau qui s'ouvre et se ferme pour capter un flux magnétique. appareil de mesure à pince traditionnel doit comporter un mécanisme destiné à ouvrir à fermer le noyau, ce qui rend sa structure générale compliquée et se traduit par des coûts de fabrication élevés. De plus, étant donné que l'opération d'ouverture et de fermeture de noyau est nécessaire pour mesurer le courant, le travail de mesure devient fastidieux. En outre l'appareil de mesure à pince ne peut pas être utilisé dans un espace étroit dans lequel le noyau destiné à serrer un conducteur à mesurer difficile à ouvrir et, ce qui est pire, il existe un risque de mesure incorrecte lorsque les parties de pincement du noyau sont usées par des opérations d'ouverture et de fermeture répétées. instrument de mesure de courant type ouvert ne nécessitant pas d'opération d'ouverture et de fermeture de noyau permet de supprimer les inconvénients de l'appareil de mesure à pince. Toutefois, en raison de problèmes de précision de mesure, tels que des erreurs de mesure dues à des différences de position de conducteurs à mesurer, à une réduction de la sensibilité de mesure à un microcourant, et à l'influence d'un champ magnétique extérieur sur une partie ouverte, entre autres, l'instrument de mesure de courant du ouvert ne peut mesurer qu'un courant alternatif. En d'autres termes, il n'existe pas d'instrument mesure de courant du type sans contact, qui soit capable de mesurer aussi bien un courant alternatif 'un courant continu. présente invention a été conçue au vu de cette situation. Elle a précisément pour but proposer un instrument de mesure de courant du type sans contact, comportant un noyau du type ouvert, permette de remédier efficacement aux causes de la diminution de la précision de mesure, comprenant des erreurs de mesure dues a des différences de position de conducteurs à mesurer et à une réduction de la sensibilité de mesure à un microcourant, et qui soit capable de mesurer aussi bien un courant alternatif qu'un courant continu. Pour atteindre le but ci-dessus et selon l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un instrument de mesure de courant du type sans contact, caractérisé en ce qu'il comprend: élément de blindage comportant deux parties de guidage pour un conducteur à mesurer qui forment entre elles chemin de guidage comportant une extrémité ouverte; un noyau magnétique annulaire qui destiné à capter un flux magnétique et qui comporte un espace ouvert le noyau magnétique annulaire étant encastré dans 'élément de blindage et comprenant une partie semi-circulaire, deux parties droites situées dans le prolongement d'extrémités opposées de la partie semi-circulaire et parallèles au chemin de guidage et deux parties saillantes situées dans le prolongement de bords intérieurs des parties droites et courbées de manière à se faire face mutuellement en étant perpendiculaires au chemin de guidage; et des éléments à effet Hall respectivement inséres dans une face d'extrémité de chacune des parties saillantes et mis en contact intime avec celle-ci, conducteur étant inséré par l'extrémité ouverte dans le chemin de guidage et disposé à l'intérieur du noyau annulaire; pour qu'ainsi un courant électrique circulant à travers le conducteur soit détecté par convergence sur noyau annulaire d'un flux magnétique généré par le courant électrique et par utilisation de l'effet Hall éléments à effet Hall. Conformément à une caractéristique particulière de présente invention, les parties de guidage ont une longueur de l'extrémité ouverte du chemin de guidage à 'espace ouvert du noyau annulaire qui est définie pour etre supérieure à la longueur de l'espace ouvert de ce dernier. Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortira plus clairement de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation donnée à titre exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de face de l'un des modes de réalisation d'un instrument de mesure de courant type sans contact, selon la présente invention, comportant une partie arrachée pour montrer un noyau magnétique annulaire encastré; la figure 2 est un schéma fonctionnel d'une partie fonctionnelle destinée à mesurer un courant électrique la figure 3 est une vue explicative montrant noyau magnétique annulaire qui a capté le flux magnétique d'un conducteur à mesurer et à travers lequel circule un courant électrique I; figure 4 est une vue schématique de face du noyau magnétique annulaire; figure 5(a) est une vue explicative montrant le noyau magnétique annulaire destiné à capter le flux magnétique de conducteurs A et A' à mesurer et la figure 5(b) est une vue explicative montrant un noyau en anneau circulaire de l'art antérieur, destiné à capter le flux magnétique des conducteurs A et A' à mesurer. se référant aux dessins et tout 'abord à la figure 1, on peut voir représentée schématiquement la configuration d'un instrument de mesure courant de type sans contact 1 selon la présente invention, qui comprend un élément de blindage 2 fait 'une résine acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) ou d'une autre résine de ce type, et une partie de détection pour mesurer un courant qui est encastrée dans l'élément de blindage 2. Plus précisément, la partie de détection comprend un noyau annulaire en forme de fer à cheval 3 formé 'un matériau magnétique, tel que Permalloy ou ferrite par exemple, et comportant un espace ouvert pour capter un flux magnétique, et deux éléments à effet Hall 4a et 4b insérés dans les faces d'extrémité du noyau annulaire et mis en contact avec celles-ci, de part et d'autre de l'espace ouvert. L'une des extrémités de l'élément de blindage 2 est divisée en deux branches pour former deux parties de guidage 2a et 2b qui définissent entre elles un chemin guidage 5 comportant une extrémité ouverte pour un conducteur A à mesurer. Le conducteur A est guidé le long chemin de guidage 5 et placé au niveau d'une position entourée par le noyau magnétique annulaire 3. Un flux magnétique généré par le courant électrique qui circule à travers le conducteur A est amené à converger sur le noyau magnétique annulaire 3, et l'intensité du flux magnétique est convertie en une valeur de tension par l'effet Hall des éléments à effet Hall 4a et 4b pour mesurer une valeur de courant correspondant au courant qui circule à travers le conducteur A. L'autre extrémité de l'élément de blindage 2 de l'instrument de mesure de courant de type sans contact 1 portatif forme une poignée 2c dans laquelle est encastrée une partie de calcul/sortie de courant 6. Comme cela est représenté sur la figure 2, la partie de calcul/sortie de courant 6 reçoit une sortie d'une partie de détection 8 commandée par une source d'énergie de commande de partie de détection 7, calcule la valeur du courant circulant à travers le conducteur A fournit en sortie la valeur du courant sur un dispositif d'affichage 9. A titre d'exemple, la partie de calcul/sortie de courant 6 comprend un circuit amplificateur différentiel 6a qui reçoit la tension fournie en sortie par la partie de détection 8 (sortie des éléments effet Hall 4a et 4b), un circuit redresseur 6b qui reçoit la tension alternative fournie en sortie par le circuit amplificateur différentiel 6a, et un circuit convertisseur analogique/numérique 6c qui reçoit la tension continue redressée dans le circuit redresseur 6b ou la tension continue ne passant pas par le circuit redresseur 6b, et qui fournit en sortie la valeur du courant sur le dispositif d'affichage 9. La valeur du courant est affichée sous la forme d'une valeur numérique sur le dispositif d'affichage 9. Toutefois, elle peut être affichée sur un appareil de mesure analogique. A n'importe quelle intensité, pour mesurer le courant circulant à travers le conducteur A à l'aide de l'effet Hall des éléments à effet Hall 4a et 4b, une technique est sélectionnée de manière appropriée parmi les techniques bien connues conventionnelles. Comme cela a été décrit précédemment, l'instrument de mesure de courant sans contact 1 de ce mode de réalisation est du type ouvert, capable de mesurer aussi bien un courant alternatif qu'un courant continu sans avoir à pincer un conducteur, à la différence de l'appareil de mesure à pince de l'art antérieur. La structure permettant de ne pas diminuer la précision de mesure même à l'aide du noyau annulaire capteur de flux 3 comportant un espace ouvert va maintenant être décrite en détail. Comme on peut le voir sur la figure 3, le noyau magnétique annulaire 3 destiné capter un flux magnétique comporte un espace ouvert et comprend une partie semi-circulaire 3a, deux parties droites 3b situées dans le prolongement des extrémités opposées de la partie semi-circulaire 3a et parallèles au chemin de guidage 5 (voir figure 1) et deux parties saillantes 3c situées dans le prolongement des bords intérieurs des parties droites 3b et courbées de manière se faire face mutuellement en étant perpendiculaires au chemin de guidage 5, pour ainsi adopter, dans l'ensemble, une configuration sensiblement en forme de U. Plus le noyau annulaire capteur de flux est épais, plus le flux magnétique capté est important, mais moins l'instrument est portable. Par conséquent, l'épaisseur peut être déterminée de manière appropriée à l'intérieur de la plage de degrés de liberté de conception. Lorsqu'un courant I circule à travers un conducteur A, étant donné que le noyau annulaire capteur de flux 3 se trouve placé dans le champ magnétique engendré par le courant I, le flux magnétique est amené à converger sur le noyau annulaire 3, et un trajet magnétique est formé dans l'espace ouvert entre les parties saillantes 3c. Dans l'exemple de la figure 3, étant donné que le courant I circule vers l'aval, le flux magnétique B dextrogyre est capté sur le noyau annulaire 3 conformément à la règle de Maxwell. Toutefois, dans un noyau annulaire capteur flux magnétique comportant un espace ouvert, la précision de détection est réduite du fait de la diffusion flux magnétique dans l'espace ouvert. Pour éviter ceci, la présente invention a adopté le noyau annulaire capteur de flux magnétique 3 doté d'une structure définie par les deux parties saillantes 3c afin que flux magnétique soit amené à converger d'une partie saillante vers l'autre. En outre, étant donné les éléments à effet Hall 4a et 4b sont prévus sur les faces d'extrémité respectives des parties saillantes 3c, flux magnétique est amené de manière efficace à passer à travers les éléments à effet Hall 4a et 4b pour réduire les pertes de flux résultant de la présence d'un espace ouvert et permettre une mesure très précise du courant électrique. Grâce à la présence des éléments à effet Hall 4a et 4b sur les faces d'extrémité respectives des parties saillantes 3c, les sorties des éléments peuvent être bien équilibrées, ce qui a pour effet de réduire une fluctuation du courant électrique dans la partie de mesure. Lorsque le noyau annulaire capteur de flux magnétique 3 est fabriqué selon des dimensions permettant de mesurer un conducteur ayant un diamètre de 6,0 mm, par exemple, si l'espace ouvert a une longueur de 10,0 mm, il est possible de mesurer linéairement un courant électrique dans la plage d'environ 10 à 110 mA. De plus, étant donné que le noyau annulaire 3 comporte les deux parties droites 3b sensiblement parallèles au chemin de guidage 5, une fluctuation de la valeur du courant, résultant d'un éventuel déplacement d'un conducteur à mesurer peut être supprimée. Sur la figure 5(a) qui montre l'utilisation du noyau annulaire 3 selon la présente invention, il n'existera pas une erreur de mesure très sensible pour un conducteur A situé au niveau d'une position appropriée dans le noyau annulaire 3, et même pour un conducteur A' situé au niveau 'une position plus proche de l'espace ouvert du noyau annulaire 3 que le conducteur A. Toutefois, dans le cas du noyau circulaire conventionnel 10 représenté sur la figure 5(b), il existera une variation de la mesure pour le conducteur A' situé au niveau 'une position plus proche de l'espace ouvert du noyau circulaire que le conducteur A. Dans le cas d'un conducteur à mesurer ayant un diamètre de 3,5 mm, par exemple, la fluctuation sera d'environ 1,2 à 2 2% dans la partie de mesure du noyau annulaire 3 de la présente invention, alors qu'elle sera d'environ 2,5 4,2% dans la partie de mesure du noyau circulaire conventionnel 10. Comme cela a été décrit précédemment, l'utilisation du noyau annulaire capteur de flux magnétique 3 pourvu des parties droites 3b et des parties saillantes 3c permet de supprimer, pour une large part, une diminution de la précision de la mesure et de former un instrument de mesure de courant de type ouvert sans contact 1 capable de mesurer aussi bien un courant alternatif qu'un courant cont Ce mode de réalisation présente également une structure dans laquelle les parties de guidage 2a et 2b ont une longueur importante définie pour que la longueur de l'extrémité ouverte du chemin de guidage 5 à l'espace ouvert du noyau annulaire 3 soit supérieure à la longueur de l'espace ouvert de ce dernier (voir figure 1). La longueur plus importante des parties de guidage 2a et 2b permet d'empêcher des éléments (substances magnétiques et métaux ferreux, par exemple) rendent turbulent le champ magnétique créé dans la partie d'espace ouvert du noyau annulaire 3 lorsqu'un conducteur A est inséré dans le chemin de guidage 5 placé au niveau d'une position de mesure, d'approcher champ magnétique. Ceci permet par conséquent supprimer une erreur de mesure résultant d'un champ magnétique extérieur. Comme cela a été décrit dans la partie précédente grâce au fait que l'instrument de mesure de courant type sans contact selon la présente invention utilise un noyau annulaire magnétique pour capter un flux magnétique, qui comprend une partie semi-circulaire deux parties droites situées dans le prolongement extrémités opposées de la partie semi-circulaire et parallèles au chemin de guidage et deux parties saillantes situées dans le prolongement des bords intérieurs des parties droites et courbées de manière à se faire face mutuellement en étant perpendiculaires au chemin de guidage, ainsi que des éléments à effet Hall respectivement insérés dans la' face d'extrémité de chacune des parties saillantes et mis en contact intime avec celle-ci, il est possible d'obtenir un instrument de mesure de courant du type ouvert permettant de remédier efficacement aux causes de la diminution de précision de mesure, comprenant des erreurs de mesure dues à des différences de position de conducteurs mesurer et à une réduction de la sensibilité de mesure à un microcourant, et capable de mesurer aussi bien courant alternatif qu'un courant continu, sans avoir à pincer les conducteurs à mesurer. L'instrument de mesure de courant du type sans contact de la présente invention ne nécessite donc pas 'utilisation d'un mécanisme pour ouvrir et fermer noyau, comme celui qui est nécessaire dans un appareil mesure à pince conventionnel, ce qui simplifie En outre étant donné que l'opération d'ouverture et de fermeture du noyau n'est pas nécessaire pour mesurer un courant, le travail de mesure devient plus facile à réaliser. De plus, l'instrument peut être utilisé dans un espace étroit dans lequel le noyau de l'appareil mesure traditionnel est difficile à ouvrir pour serrer un conducteur à mesurer et, élément plus important encore, n'y a pas de risque de mesure incorrecte comme c' le cas lorsque les parties de serrage l'appareil de mesure à pince traditionnel sont usées par des opérations d'ouverture et de fermeture répétées Ainsi, l'instrument offre une grande fiabilité. D'autre part, étant donné que les parties de guidage ont une longueur de l'extrémité ouverte chemin de guidage à l'espace ouvert du noyau annulaire qui est définie pour être supérieure à la longueur l'espace ouvert de ce dernier, des facteurs rendant turbulent le champ magnétique dans la partie d'espace ouvert peuvent être tenus à distance du champ magnétique, ce qui supprime une erreur de mesure résultant d'un champ magnétique extérieur et permet par conséquent de réaliser une mesure de courant très précise. Bien que la description précédente ait porté sur un mode de réalisation spécifique de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée l'exemple particulier décrit et illustré ici et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d' apporter de nombreuses variantes et modifications, notamment en ce qui concerne des détails de sa structure, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Instrument de mesure de courant du type sans contact, caractérisé en ce qu'il comprend: un élément de blindage (2) comportant deux parties de guidage (2a, 2b) pour un conducteur (A) à mesurer qui forment entre elles un chemin de guidage ( comportant une extrémité ouverte; un noyau magnétique annulaire (3) destiné à capter flux magnétique et comportant un espace ouvert, le noyau magnétique annulaire (3) étant encastré dans l'élément de blindage (2) et comprenant une partie semi-circulaire (3a), deux parties droites (3b) situées dans le prolongement d'extrémités opposées de la partie semi-circulaire et parallèles au chemin de guidage (5) et deux parties saillantes (3c) situées dans le prolongement de bords intérieurs des parties droites et courbées de manière à se faire face mutuellement étant perpendiculaires au chemin de guidage; et des éléments à effet Hall (4a, 4b) respectivement insérés dans une face d'extrémité de chacune parties saillantes (3c) et mis en contact intime avec celle-ci, le conducteur (A) étant inséré par l'extrémité ouverte dans le chemin de guidage (5) et disposé à l'intérieur du noyau annulaire (3); pour qu'ainsi un courant électrique (I) circulant à travers le conducteur (A) soit détecté par convergence le noyau annulaire (3) d'un flux magnétique généré par le courant électrique et par utilisation de l'effet Hall des éléments à effet Hall (4a, 4b). 2. Instrument de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de guidage (2a, 2b) ont une longueur de l'extrémité ouverte du chemin de guidage (5) à l'espace ouvert du noyau annulaire (3) qui est définie pour être supérieure à la longueur de l'espace ouvert de ce dernier.