Qu’est-ce qu’un capteur de courant ?
Un capteur de courant est un dispositif qui mesure le courant circulant dans un circuit.
Les capteurs de courant sont intégrés dans les circuits de courant et nécessitent donc que le circuit soit déconnecté ou peuvent être dangereux. Il existe des types de capteurs capables de mesurer le courant en serrant simplement des sections de fil du circuit depuis l’extérieur.
Utilisations des capteurs de courant
Les capteurs de courant sont utilisés dans les situations où l’on souhaite connaître la valeur du courant circulant dans un circuit particulier. Lorsque l’on souhaite mesurer et enregistrer régulièrement la valeur du courant circulant dans un circuit, l’on utilise souvent des capteurs de courant directement intégrés dans le circuit. Dans ce cas, l’information est utilisée pour l’auto-maintenance de l’équipement en fonctionnement.
En revanche, les capteurs de courant qui pincent le circuit de l’extérieur sont utiles dans des situations non routinières, telles que le contrôle avant et après la mise sous tension lors de travaux électriques ou le contrôle de la partie sous tension. Ceci pour rechercher la cause en cas de défaillance d’un circuit électrique.
Principe des capteurs de courant
Les capteurs de courant qui sont connectés directement au circuit agissent comme une résistance et mesurent la valeur réelle du courant qui circule à partir de la tension appliquée au circuit. Les capteurs de courant à pince ne sont pas directement connectés au circuit et ne peuvent donc pas mesurer le courant réel circulant dans le circuit. Par conséquent, le champ magnétique généré par le courant circulant dans les fils du circuit est mesuré et restitué sous la forme d’une valeur équivalente de courant.
Plus précisément, il y a un noyau magnétique dans la zone de serrage, où le champ magnétique est détecté et converti en une valeur de courant. Cependant, comme la polarité du champ magnétique diffère entre le courant alternatif et le courant continu, le principe d’observation diffère également. Parmi les nombreuses méthodes de mesure, la méthode de l’élément Hall est celle qui détecte à la fois le courant continu et le courant alternatif.
Dans cette méthode, un élément Hall est incorporé dans le noyau magnétique pour mesurer le champ magnétique généré dans le circuit testé sous la forme d’une tension, convertie en une valeur de courant via un amplificateur intégré.
Comment choisir un capteur de courant
Les capteurs de courant sont disponibles pour les circuits de courant continu et alternatif. Il est important de choisir le capteur de courant approprié en fonction de la composante de courant du circuit que vous souhaitez mesurer et de la précision que vous souhaitez obtenir.
En général, si un haut degré de précision n’est pas requis, il convient de choisir un capteur de type Hall, qui peut traiter à la fois les circuits à courant continu et à courant alternatif. Toutefois, l’on suppose que dans certains cas, comme la position d’installation du circuit, il peut ne pas être possible de le serrer correctement.
Pour le courant alternatif, un capteur de courant de type Rogowski sans noyau peut être sélectionné, ce qui permet d’effectuer des mesures tout en pliant la pièce de serrage.
Autres informations sur les capteurs de courant
1. Méthodes de détection des capteurs de courant
Les capteurs de courant ont des utilisations différentes en fonction des caractéristiques de la méthode de détection. Les méthodes de détection du courant peuvent être classées en deux catégories : la détection par résistance et la détection par champ magnétique.
Type de détection par résistance
Le type de détection par résistance détecte le courant en insérant une résistance appelée résistance shunt à l’endroit où circule le courant à mesurer. Selon la loi d’Ohm, une chute de tension se produit lorsqu’un courant traverse la résistance.
En mesurant cette valeur de tension et en la divisant par la valeur de la résistance, l’on peut mesurer le courant. En fonction de la conception du circuit, il est courant de choisir une petite valeur de résistance pour la résistance de shunt afin qu’elle n’affecte pas le fonctionnement du circuit.
Cependant, lors de la mesure de courants importants, la production de chaleur et la tension de tenue de la valeur de la résistance peuvent poser problème. Si la chute de tension est faible, la tension à détecter doit être amplifiée à l’aide d’un amplificateur de détection de courant.
Type de détection de champ magnétique
Le type de détection de champ magnétique mesure le champ magnétique créé par le courant qui circule. Selon la loi d’Ampère, lorsqu’un courant circule, un champ magnétique est généré dans la direction dans laquelle le fil de droite tourne lorsque la direction du courant est la direction dans laquelle le fil de droite se déplace.
Ce champ magnétique est détecté à l’aide d’un élément Hall. Les éléments Hall sont des éléments qui utilisent l’effet Hall, un phénomène dans lequel une force électromotrice apparaît dans une direction orthogonale à la fois au courant et au champ magnétique, et sont utilisés pour détecter les champs magnétiques.
2. Circuit de capteur de courant
Les types de détection de résistance utilisant des résistances shunt sont utilisés pour la détection de surintensité dans les alimentations telles que les convertisseurs DCDC, les pilotes de LED qui sont pilotés par le courant, le contrôle du courant dans les circuits d’entraînement de moteur et la protection des circuits. Le type de détection de champ magnétique utilisant des éléments Hall ne nécessite pas de placer un élément sur le circuit où le courant doit être mesuré. Il est donc également utilisé dans les pinces ampèremétriques qui serrent le câblage et mesurent le courant, ainsi que dans la détection de la position du moteur.
La détection de courant à l’aide de types de détection de résistance avec des résistances shunt et de types de détection de champ magnétique avec des éléments Hall a souvent une faible sortie, de sorte que lorsqu’un circuit est construit avec des composants discrets, il est courant de combiner un amplificateur de détection de courant et un amplificateur opérationnel dans le circuit. Les fabricants proposent également des circuits intégrés dédiés avec des amplificateurs intégrés au lieu de composants discrets, qui peuvent être sélectionnés en fonction de l’usage et des caractéristiques.