Brevet FR2919730A1 — publié le 20090206

La présente invention concerne un capteur de courant destiné à mesurer le courant circulant dans au moins un conducteur. Il est connu, par exemple du document W02005066642 de réaliser un capteur de courant destiné à mesurer le courant circulant dans au moins un 5 conducteur du type comprenant : un support disposé au moins partiellement autour du conducteur dans lequel circule le courant à mesurer, au moins une sonde sensible au champ magnétique produit par le courant à mesurer et produisant un signal de sortie dont la valeur de sortie est 10 fonction de ce champ magnétique, des moyens de traitement du signal provenant de l'au moins une sonde, destinés à fournir un signal de sortie dépendant de l'intensité du courant à mesurer. Les sondes, en particulier les sondes à effet Hall, présentent une 15 dérive de leur signal de sortie avec la température. En conséquence, il est souhaitable de corriger cette dérive pour obtenir une mesure fiable du champ et du courant dans le conducteur. Les sondes comportent à cet effet des moyens de compensation. En particulier, il est connu des documents EP0525235, 20 US4705964, EP0043191, US5389889, de compenser la dérive d'une sonde a effet Hall en contrôlant le courant qui l'alimente. En effet la tension mesurée est proportionnelle au produit du champ magnétique, du courant qui alimente la sonde, à un facteur de gain et au cosinus d'un angle mesurant l'orientation relative entre la sonde et le 25 champ. Il est ainsi possible de compenser la dérive du gain par une correction de la valeur du courant d'alimentation. Plus la température est basse, plus le courant est important et inversement plus la température est haute, plus le courant est faible. En effet, de manière général, la sonde à effet Hall perd de la sensibilité à basse température, c'est pourquoi celle-ci est alimentée par un 30 courant plus important pour compenser cette perte. Inversement, à chaud, la sonde à effet Hall a une sensibilité plus importante, c'est pourquoi elle est alimentée par un courant plus faible. II est également connu du document US3816766 de réaliser au niveau de la sonde une correction de la valeur du signal de sortie, en 35 déterminant la dérive du gain de la sonde. Le problème technique à la base de l'invention est de fournir un capteur de courant qui permettent de corriger la dérive en température du gain d'une ou de plusieurs sondes de façon améliorée. A cet effet, la présente invention a pour objet un capteur du type précité, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent de plus des moyens de correction du gain du signal de sortie de la sonde dont la correction est variable en fonction de la température comportant au moins un composant dont la caractéristique est dépendante de la température. Grâce aux dispositions selon l'invention, un capteur de courant permet de réaliser une correction du gain indépendamment de la correction pouvant être réalisée au niveau d'une sonde, et d'obtenir ainsi une précision supérieure en opérant des réglages correspondant à l'utilisation souhaitée, lorsque la ou les sondes sont dans l'environnement propre du capteur. II est ainsi possible de réaliser, de façon externe à la sonde, une optimisation liée à l'application spécifique de celle-ci dans un capteur. Avantageusement, le capteur comporte une pluralité de sondes, le signal de sortie des sondes étant additionné, et les moyens de traitement opérant une correction de gain sur le signal sommé. Ces dispositions permettent de réaliser une correction sur le signal 20 global additionné des sondes, ce qui permet une meilleure précision de la correction. Avantageusement, les moyens de correction comportent au moins une thermistance dont la valeur de la résistance dépend de la température. Selon un mode de réalisation, la caractéristique du composant 25 dépendant de la température est non-linéaire par rapport à la température. Ces dispositions permettent de réaliser une correction non linéaire de la dérive du gain des sondes. Avantageusement, les moyens de correction comportent de plus un ensemble de résistances. 30 La valeur de ces résistances permet d'adapter la correction à partir de la caractéristique du composant dépendante de la température. Selon un mode de réalisation, les moyens de correction comprennent un montage de type amplificateur non inverseur. De touf.e façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la 35 description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce capteur. La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un capteur de courant entourant un conducteur. La figure 2 représente une partie de circuit constituant les moyens de traitement permettant de réaliser la correction de gain. La figure 3 représente en pourcentage, et en fonction de la température, la dérive de la précision d'une sonde, la valeur de la correction, et le résultat de la compensation après application de la correction. La figure 4 représente l'évolution du rapport de la valeur de résistance par rapport à la résistance mesurée à 25 C pour une thermistance 10 utilisée dans le capteur selon l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, un capteur de courant destiné à mesurer le courant circulant dans au moins un conducteur comporte les éléments décrits dans le document WO2005066642, à savoir notamment, ainsi que représenté sur la figure 1 un support 2 disposé au moins 15 partiellement autour du conducteur 3 dans lequel circule le courant a mesurer, et une pluralité de sondes H1 à Hn sensibles au champ magnétique produit par le courant à mesurer et produisant un signal de sortie dont la valeur de sortie est fonction de ce champ magnétique. En particulier, ces sondes H1 à Hn sont constituées par des 20 sondes à effet Hall. Le capteur comporte une pluralité de sondes, le signal de sortie des sondes étant additionné en un point de sommation Z, et les moyens de traitement opérant une correction de gain sur le signal additionné. Le capteur comprend des moyens de traitement du signal provenant de des sondes H1, H2, Hn, destinés à fournir un signal de sortie 25 fonction de l'intensité du courant à mesurer. Les moyens de traitement, comportant par exemple une carte électronique, comprennent des moyens de correction du gain du signal de sortie des sondes dont la correction est variable en fonction de la température. Les moyens de correction sont représentés sur la figure 2. 30 Les moyens de traitement sont agencés entre une entrée E et une sortie S. L'entrée E est reliée en amont au point de sommation E des signaux des sondes à effet Hall H1, H2, Hn. En aval du point S sont disposés des moyens d'amplification du signal non représentés. 35 Les moyens de traitement comprennent un amplificateur opérationnel A moril.é en amplificateur non-inverseur. L'entrée + de l'amplificateur est reliée à l'entrée E. L'entrée û de l'amplificateur est reliée d'une part à la masse par une première résistance R1. D'autre part, un ensemble de résistance R2 est disposé entre l'entrée û de l'amplificateur et la sortie de l'amplificateur. Cet ensemble de résistance R2 comprend deux premières résistances R21 et R22 en série, puis en série avec ces deux premières résistances, un sous ensemble comprenant une résistance R23 et une thermistance R2T en parallèle. Entre la sortie de l'amplificateur et la sortie des moyens de correction est disposé un diviseur de tension comprenant deux résistances R3 et R4, entre lesquelles est prélevé le signal de sortie. Avec un tel montage entre les points E et S, la valeur de la tension en sortie Vs en fonction de la tension en entrée Ve peut être exprimée de la 15 façon suivante : R4 Vs = En prenant des valeurs de R3 et R4 identiques, la formule devient 1 R21+ Vs = 1-H / 22 + / 2T Ve R1 2 i La valeur de la résistance de la thermistance R2T dépend de la 20 température. La valeur des autres résistances R21, R22, R1 est choisie de sorte qu'à une température ambiante de l'ordre de 25 C, les tensions Vs et Ve soient égales. En particulier, la caractéristique de cette thermistance R2T est représentée sur la figure 3. Il apparaît que la caractéristique de résistance de la 25 thermistance choisie par rapport à la température est non-linéaire. La figure 3 représente par la courbe CO l'évolution du rapport de la valeur de la résistance sur la résistance à une température de 25 C. Ce rapport est donc de 1 à la température de 25 C. La résistance augmente fortement à basse température et diminue fortement à haute température. R3+ R4 1+ R22+/2T R1 R21+ Ve Cette disposition permet de réaliser une correction de gain non linéaire. La figure 4 représente par la courbe Cl la dérive en gain d'une sonde à effet Hall, la courbe Cl exprimant le pourcentage de dérive P en 5 fonction de la température t en degrés Celsius. Il apparaît que la courbe Cl présente deux pentes différentes entre -40 et -25 C et -25 ,et +85 C. En conséquence, la correction appliquée à cette sonde doit être différente pour ces deux gammes de températures. La correction appliquée par les moyens de correction comprenant 10 la thermistance est représentée par la courbe C2 sur la figure 4. Il apparaît que cette correction est non-linéaire du fait de la non-linéarité de la thermistance décrite précédemment. En utilisant les valeurs des résistances R21 et R22 appropriés, la correction peut être adaptée de façon à rapprocher la courbe C2 précisément à 15 l'opposé de la courbe Cl, de façon à obtenir une courbe de gain en sortie des moyens de correction C3 proche de l'axe des abscisse, cette axe correspondant à une compensation parfaite des dérives des sonde. Bien entendu, Le choix de la structure du montage et des composants, en particulier de la caractéristique de la thermistance est fonction 20 de la courbe de correction souhaitée. Etant donnée que l'exemple d'application dont sont issus les figures 3 et 4 correspond à des capteurs principalement utilisés dans des systèmes d'électronique de puissance qui de part leur échauffement, créent une température ambiante élevée supérieure à 40 C, la correction de gain pour 25 des températures au dessus de 0 C a été privilégiée. Pour compenser d'autres sondes, d'autres valeurs de composant ou une réponse de la thermistance différente pourraient être choisis. Les dispositions selon l'invention permettent d'obtenir une très bonne précision, proche des capteurs de technologie "boucle fermée", même 30 avec des capteurs en "boucle ouverte". En effet, la précision obtenue est inférieure à 2% sur toute la plage de température au lieu de + de 4% pour les capteurs de courant connus. On entend par capteur en "boucle fermée" un capteur comprenant un tore bobiné dans lequel une sonde est placée dans un entrefer. La précision 35 est indépendante des dérives de la sonde, puisque directement lié au nombre de spires du tore. On entend par capteur "boucle ouverte", un capteur comprenant un tore avec un entrefer dans lequel est disposée une sonde. Le résultat de la mesure est donc directement lié à performance de la sonde et notamment à ses caractéristiques de linéarité, de dérive et du circuit magnétique, en particulier de ses caractéristiques d'hystérésis, de saturation, de perte fer. Les capteurs du type dit NCS comme décrit dans le document W02005066642 n'ont pas de circuit magnétique, mais une multitude de sonde. Les performances du capteur sont directement liées à celles des sondes. En appliquant les dispositions selon l'invention, on se rapproche donc des performances des capteurs "boucle fermé". Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution du capteur décrite ci- dessus à titre d'exemple, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier, si les dispositions selon l'invention ont été décrites 15 en référence à un capteur de type NCS, elles peuvent être appliquées à tout type de capteur comprenant au moins une sonde. REVENDICATIONS 1. Capteur de courant destiné à mesurer le courant circulant dans au moins un conducteur (3) comprenant : un support (2) disposé au moins partiellement autour du conducteur (3) dans lequel circule le courant à mesurer, au moins une sonde (H1, H2, HN) sensible au champ magnétique produit par le courant à mesurer et produisant un signal de sortie dont la valeur de sortie est fonction de ce champ magnétique, des moyens de traitement du signal provenant de l'au moins une sonde, destinés à fournir un signal de sortie dépendant de l'intensité du courant à mesurer caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent de plus des moyens de correction du gain du signal de sortie de la sonde (H1, H2, HN) dont la correction est variable en fonction de la température comportant au moins un composant (R2T) dont la caractéristique est dépendante de la température. 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel le capteur comporte une pluralité de sondes (H1, H2, HN), le signal de sortie des sondes étant additionné, et les moyens de traitement opérant une correction de gain sur le signal sommé. 3. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le composant (R2T) dont la caractéristique est dépendante de la température est une thermistance (R2T) dont la valeur de la résistance dépend de la température. 4. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la caractéristique du composant (R2T) dépendante de la température est non-linéaire par rapport à la température. 5. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel 30 les moyens de correction comportent de plus un ensemble de résistances (R21, R22). 6. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de correction comprennent un montage de type amplificateur non inverseur. 35