Capteur de courant à effet Hall

Le capteur représenté ci-dessous délivre en sortie une tension v_H quasiment proportionnelle au champ magnétique et donc dépendant de l'intensité i : le courant à visualiser est appliqué à un enroulement de circuit magnétique[1]. Il produit un champ magnétique qui est responsable de l'apparition de la tension « Hall » v_H[1] - [2] - [3].

Mais les non-linéarités et les phénomènes d'hystérésis empêchent d'obtenir une mesure très précise dans une large gamme d'intensité. Aussi le montage est-il modifié : un système de contre-réaction impose au transformateur ci-dessous de fonctionner à flux nul, et c'est le courant d'annulation du flux i_S qui est converti en tension à l'aide d'un convertisseur à amplificateur opérationnel[1] - [2] - [3].

Le rapport de transformation m dépend du nombre de spires de l'enroulement secondaire par rapport au nombre de « passages » du circuit primaire[1]. Ce rapport est généralement égal à 1 000 ou 2 000, voire jusqu'à 10 000 pour les modèles mesurant de très fortes intensités.

On a : i_S = 1/m · i_P.

Ce type de capteur est plus coûteux que le shunt et sa sensibilité aux champs magnétiques extérieurs peut nécessiter quelques précautions, mais il apporte de nombreux avantages :

• la chute de tension introduite dans le montage est très faible : v_S étant limitée à quelques volts la tension v_P est inférieure à quelques mV ;
• l'isolation galvanique entre la mesure et le circuit est un élément appréciable de sécurité et permet d'éliminer l'influence du mode commun sur la mesure ;
• la bande passante est relativement large : du continu à couramment 100 kHz, voire 200 kHz[3] (1 MHz pour certains modèles)[2], elle est souvent supérieure à celle du voltmètre mesurant la tension v_M ;
• la grandeur de sortie des capteurs de courant à effet Hall industriels étant généralement un courant, ceci permet, en plaçant la résistance de mise à l'échelle de la mesure à distance, une meilleure immunité contre les parasites, dans les applications de conversion de l'énergie.

Du fait de l'éventail des calibres et de leur bande passante, les capteurs de courant à effet Hall sont introduits dans un grand nombre d'appareils de mesure : ampèremètres, multimètres, wattmètres, analyseurs de réseau et convertisseurs courant-tension pour oscilloscope.

Ils sont aussi largement utilisés comme éléments de mesure dans les boucles de régulation d'intensité des convertisseurs électroniques comme les onduleurs, variateurs de vitesse, cycloconvertisseurs.