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les capteurs à effet hall ,,,,, LAZRAGHE ABDELHAK  MEDDAHI MOHAMED EL AMINE M

les capteurs à effet hall ,,,,, LAZRAGHE ABDELHAK  MEDDAHI MOHAMED EL AMINE Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique ECOLE NATIONALE POLYTECHNIQUE ORAN Plan de travail • Introduction • capteur à effet Hall • Principe de fonctionnement • Utilisation • Le capteur de courant à effet Hall • Conclusion Introduction : Un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. Il y a plusieurs type de capteur. dans notre cas ,on étude les capteur à effet hall. capteur à effet Hall Un capteur à effet Hall permet de mesurer une variation de champ magnétique. En général on les appelle effet Hall lorsqu'une électronique interne au capteur le rend plus performant en amplifiant ou traitant le signal avant transmission, limitant ainsi les risques de perturbations d'environnement. Ce sont donc des capteurs actifs, nom donné à la catégorie de ceux avec traitement du signal (autant analogique que numérique). Ces actifs ont toujours trois broches minimum. Ce n'est pas un signe distinctif, mais si une tresse de masse protège la liaison et qu'elle est reliée à une broche, ce n'est pas un actif (ils sont très souvent sans tresse de masse). Ils peuvent donc servir par exemple à fabriquer un teslamètre. Dans la mesure où un courant électrique génère un champ magnétique, on se sert aussi d'un capteur à effet Hall particulier pour mesurer l'intensité d'un courant électrique, capteur appelé capteur de courant à effet Hall. Principe de fonctionnement Basé sur la découverte de l'effet Hall par Edwin H. Hall en 1879, c'est une conséquence de la loi de la force de Lorentz, qui stipule que lorsqu'une charge q se déplaçant à la vitesse v est sollicitée par un champ d'induction magnétique B, elle est soumise à une force F, perpendiculaire au champ électrique E, exprimée selon l'équation suivante: Le dispositif à effet Hall est plat, mince et rectangulaire. Il est constitué d'un conducteur ou semi-conducteur. Deux paires d'électrodes sont placées de part et d'autre de ses côtés comme illustré. Un champ électrique est appliqué le long de l'axe EX . Quand un champ magnétique est appliqué perpendiculairement à la surface du dispositif, les charges libres parcourant l'axe EX , seront déviées vers l'axe de tension de Hall ou EY . Comme le courant ne peut pas circuler dans l'axe , cela va provoquer une accumulation de la charge le long de l'axe EY qui permettra de créer un champ électrique qui produit une force modifiant la trajectoire des charges en créant une composante de courant sur l'axe EY : où est la vitesse moyenne de dérive des électrons (ou porteurs majoritaires). Dans un conducteur qui contient n charges libres par unité de volume ayant une vitesse de dérive moyenne de VX , la densité de courant est : et Avec Rh le coefficient de Hall. Utilisation : Le dispositif à effet Hall est probablement le capteur le plus familier pour mesurer de forts champs magnétiques1, il est aussi utilisé comme détecteur de position sans contacts, dans les moteurs sans balais par exemple, en détectant la variation de champ magnétique lors du passage des pôles du rotor ou d'une pièce magnétique disposée de telle sorte qu'elle représente l'image des pôles de la machine. Ils sont également utilisés en mécanique pour la détection de la position ou de la vitesse d'une pièce, par exemple un arbre tournant. C'est le cas sur les moteurs à explosion, généralisés sur les moteurs modernes (injection, Hdi, etc.) des capteurs de point mort haut et de position d'arbre à cames. La présence d'un environnement salissant rend les optiques moins fiables. Les touches, claviers d'instruments de musique électroniques de qualité correcte sont pourvues de capteurs à effet Hall pour tenir compte de la dynamique de l'appui, en remplacement des contacteurs classiques. Ils éliminent aussi l'usure des contacts électriques classiques. De nombreux modèles d'ordinateurs portables, certains smartphones et certaines tablettes numériques possèdent un capteur à effet Hall pour détecter la fermeture du couvercle ou d'une housse à clapet Le capteur de courant à effet Hall : Le capteur représenté ci-dessous délivre en sortie une tension vH quasiment proportionnelle au champ magnétique et donc dépendant de l'intensité i : le courant à visualiser est appliqué à un enroulement de circuit magnétique. Il produit un champ magnétique qui est responsable de l'apparition de la tension « Hall » Vh. 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 iS qui est converti en tension à l'aide d'un convertisseur à amplificateur opérationnel. Le rapport de transformation m dépend du nombre de spires de l'enroulement secondaire par rapport au nombre de « passages » du circuit primaire1. 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 : iS = 1/m · iP. 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 : vS étant limitée à quelques volts la tension vP 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 kHz3 (1 MHz pour certains modèles)2, elle est souvent supérieure à celle du voltmètre mesurant la tension vM ; 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. Conclusion : Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs ...), on a besoin de contrôler de nombreux paramètres physiques (température, force, position, vitesse, luminosité, ...). Le capteur est l'élément indispensable à la mesure de ces grandeurs physiques. uploads/Finance/ expose-mdf.pdf