Qu’est-ce qu’un générateur de courant ?
Un générateur de courant est un appareil qui génère un courant constant pour les mesures électriques, par exemple dans les équipements électroniques.
De nombreux produits sont commercialisés en tant que générateurs de tension-courant. Étant donné qu’un courant constant doit circuler en permanence, l’ampleur de celui-ci est contrôlée par l’amplificateur opérationnel intégré ou le circuit intégré de tension de référence. De la sorte, un courant constant peut circuler même si la résistance de la charge varie.
Certains générateurs de courant peuvent mesurer de grandes installations électriques en appliquant un courant important.
Utilisations des générateurs de courant
Les générateurs de courant sont principalement utilisés pour évaluer ainsi que mesurer les caractéristiques électriques des dispositifs à semi-conducteurs, des équipements électroniques et des composants électroniques. Ceux qui sont capables de générer des courants importants permettent de vérifier le fonctionnement des disjoncteurs et d’autres équipements. Ils permettent par ailleurs d’inspecter les fusibles grillés et d’évaluer l’équipement des sous-stations.
De nombreux produits sont équipés d’ampèremètres et de voltmètres. Ils peuvent ainsi mesurer les caractéristiques électriques de l’objet mesuré avec une grande précision. Lors du choix d’un appareil, il est nécessaire d’examiner attentivement diverses spécifications, telles que l’amplitude de la tension et du courant supportés, la précision de la mesure et la sécurité.
Principe des générateurs de courant
Le principe des générateurs de courant réside dans le fait que la valeur du courant à générer est déterminée par la tension de référence (Ref voltage) et la valeur de la résistance interne. Cela comporte un circuit de rétroaction négative avec un amplificateur opérationnel et un circuit de tension de référence. Ils permettent de configurer un circuit de génération de courant constant indépendant de la valeur de l’impédance de la charge.
Un circuit souvent utilisé pour générer un courant constant est celui qui établit un court-circuit virtuel, dans lequel la borne d’entrée de l’amplificateur opérationnel dans le circuit à rétroaction négative est à 0 V. Il existe généralement deux types de circuits permettant d’établir un court-circuit virtuel : le type à aspiration et celui à décharge.
1. Type à aspiration
Le type à aspiration est une méthode pour créer un circuit de court-circuit virtuel. Ceci est réalisable à l’aide d’un amplificateur opérationnel et d’une masse en faisant passer un courant de l’extérieur dans un circuit pour générer un courant constant de sorte qu’il soit aspiré dans le transistor.
2. Type à décharge
Le type à décharge est une méthode permettant d’établir un court-circuit virtuel en faisant passer un courant externe du circuit du générateur de courant vers le transistor. Ainsi, il peut être amplifié et déchargé à l’aide du transistor.
Dans les deux cas, la valeur du courant est déterminée par la tension de référence appliquée à l’amplificateur opérationnel divisée par la résistance interne : la valeur du courant est indépendante de l’impédance de la charge et sa valeur peut être ajustée par la résistance.
Autres informations sur les générateurs de courant
1. Générateurs de courant et équipement d’instrumentation
Les normes 4-20 mA et 1-5 V dans le domaine de l’instrumentation sont des signaux analogiques. Ils sont largement installés comme signaux de sortie des capteurs (transducteurs) ou comme signaux de commande dans les régulateurs, les séquenceurs, etc.
Par exemple, en termes d’ouverture de vanne, le signal de sortie d’un indicateur de degré est le suivant :
- 0% d’ouverture de la vanne : 4 mA ou 1 V
- Ouverture de la vanne à 100 % : 20 mA ou 5 V
Cela signifie que 4 mA ou 1 V est émis lorsque la valeur mesurée est de 0 et que 20 mA ou 5 V est émis lorsque la valeur mesurée est de 100. En standardisant et en unifiant les signaux, il est possible de transmettre des signaux entre les appareils d’instrumentation.
La raison pour laquelle une sortie de 4 mA est émise lorsque la valeur mesurée est de 0 est de déterminer si le fil est rompu. En d’autres termes, il s’agit de déterminer si un courant de 4 mA circule et indique 0, ou si le fil est déconnecté au milieu et indique 0. Les indicateurs à grand angle sont conçus pour indiquer 0 à 4 mA et moins de 0 si le fil est déconnecté ainsi qu’aucun courant ne circule.
2. Suppression du bruit pendant l’évaluation de l’équipement d’instrumentation
Lorsque les signaux sont transmis par tension, des chutes de tension se produisent et deviennent un facteur d’erreur de mesure. Toutefois, lorsque les signaux sont transmis par courant, il n’y a pas de chute de tension. Cela les rend aptes à être transmis sur de longues distances.
Une autre caractéristique des signaux de courant est que si l’entrée d’un autre appareil d’instrumentation est de 1-5 V, elle peut être facilement convertie en un signal de tension en insérant une résistance de 250 Ohm. Inversement, il présente l’inconvénient d’être facilement affecté par le bruit, ce qui peut entraîner des erreurs dans la valeur mesurée.
Les contre-mesures efficaces consistent à minimiser l’effet du bruit en utilisant des câbles blindés, en installant des filtres anti-bruit et en tenant compte de la mise à la terre. Un autre point à prendre en compte est que si un circuit en boucle est formé avec des signaux 4-20 mA, la boucle entière est affectée si une déconnexion se produit. En effet, il s’agit d’un circuit en série. Une solution consiste à utiliser des isolateurs.