Sonde de mesure de courant pour l’évaluation de la qualité d’un réseau électrique

Sonde de mesure de courant

Contributeurs au projet:

REY Mathieu

TORT Anthony

GAUDIOZ Alexandre

BEBETO Sabri

Présentation

Les systèmes électriques parcourus par de grosses intensités peuvent être dangereux a manipuler, pour mesurer le courant, on exploite alors l’effet Hall qui permet d’effectuer une mesure sans contact direct avec le circuit.

Le but de notre projet tuteuré est de relever la qualité d’un circuit électrique, pour ce faire, nous devons créer une sonde à effet hall qui offre une visualisation de la tension sur un oscilloscope. Ce genre de sonde est utilisé à l’IUT, sur les maquettes d’études de systèmes lors des travaux pratiques.

FIGURE 1 _ Diagramme bête à corne

Cahier des charges

Certaines contraintes techniques nous ont étés imposées :

  • Mesurer des courants alternatifs et continus
  • Alimentation sur secteur
  • Témoin de mise sous tension
  • Limiter le courant entrant à 25 Ampères
  • Mesurer des tensions allant de 0 à 25 Ampères
  • Respecter les règles de sécurité électrique
  • Sortie de tension allant de 0 à 10 Volts sur câble coaxial pour permettre la visualisation sur oscilloscope

Effet Hall

Pour réaliser la sonde nous devons utiliser un capteur à effet Hall, cela nous permet de récupérer une tension en fonction d’un courant.

FIGURE 2 _ Effet Hall

Pour expliquer l’effet Hall, appuyons nous sur la FIGURE 2, le courant I circule dans un matériau qui a une constante de Hall, notée Kh, B le champ magnétique auquel est soumis le matériau et V la tension que l’on veut mesurer.

Circuit Imprimé

Avec l’aide des enseignants et de ressources trouvées sur internet nous avons établi un schéma électronique. Nous avons dû ajouter les composants le constituant sur le logiciel KiCad pour ensuite, concevoir un circuit imprimé.

FIGURE 3 _ Schéma électronique

FIGURE 4 _ Conception du circuit imprimé sur KiCad, a l’aide du schéma électronique

On peut constater sur la FIGURE 4 qu’il y a une zone noir, il s’agit d’une zone de sécurité, étant donné que du 230V passe dans certaines pistes il pourrait y avoir un arc électrique entre une piste et la terre. Isoler les pistes est donc nécessaire.

Tests

Les tests sur la sonde ont été effectués en 2 parties: tout d’abord nous avons testé la partie alimentation +15V -15V puis la partie amplification. Isoler le système en 2 systèmes indépendants permet de mieux localiser un défaut et de ne pas mettre en danger tout les composants. Le capteur à effet Hall (LEM) a été ajouté en dernier, étant le composant le plus couteux.

La partie amplification a été conçue pour avoir un rapport de x10, c’est à dire que le signal de sortie du capteur a effet Hall est assez faible, il est donc nécessaire de l’amplifier, ici nous avons décidés de l’amplifier 10 fois.

Budget

Voici une liste regroupant les principaux composants avec leur coût estimatif:

  • Capteur a effet Hall (LEM)     20€
  • Transformateur     5€
  • Boitier et Interface Utilisateur     10€
  • Autres composants     5€

Au total, la sonde coûte environ 40€, il est compliqué de trouver des équivalents sur le marché mais le principal outil utilisant la même technologie est la pince ampèremétrique, son coût dépasse aisément les 100€.

Conclusion

N’étant pas fonctionnel, le projet a tout de même été ludique. Il y a eu quelques problèmes de conception du circuit imprimé, là a été notre plus grande difficulté, nous avons dû recréer le circuit plusieurs fois pour modifier des emplacements.