Il n’y a pas de n\u00e9cessit\u00e9 de mesurer le courant transitoire de tr\u00e8s haute intensit\u00e9 dans le circuit du d\u00e9marreur. Dans un avion l\u00e9ger, les courants \u00e0 mesurer ont une intensit\u00e9 basse ou moyenne (g\u00e9n\u00e9ralement dans la gamme -20 \u00e0 +20 amp\u00e8res), et les tensions sont basses (le plus souvent 12-14 volts). Un capteur isol\u00e9 n’est pas n\u00e9cessaire, tous les \u00e9l\u00e9ments partagent la m\u00eame masse. La pr\u00e9cision n\u00e9cessaire est de l’ordre de 0,1 A. Comme habituellement sur ce site, la ma\u00eetrise des co\u00fbts est importante.<\/p>\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/avionicsduino.com\/wp-content\/uploads\/2022\/10\/SchemaPositions_MesureIntensite-1024x700.jpg\")
Sur la base de ce cahier des charges, deux types de capteurs peuvent \u00eatre envisag\u00e9s : les capteurs \u00e0 effet Hall et les shunts. Le capteur \u00e0 effet Hall g\u00e9n\u00e8re une tension de sortie qui d\u00e9pend du champ magn\u00e9tique cr\u00e9\u00e9 par le courant, c’est cette tension qui est mesur\u00e9e pour en d\u00e9duire l’intensit\u00e9. Un capteur de type shunt est une r\u00e9sistance de puissance de tr\u00e8s faible valeur, le courant qui le traverse produit une tension aux bornes du shunt, cette tension est proportionnelle \u00e0 l’intensit\u00e9. Dans les deux cas, la tension g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par le capteur est tr\u00e8s faible ; il convient de l’amplifier pour pouvoir la mesurer.<\/p>\n\n\n\n
Les capteurs \u00e0 effet Hall<\/h3>\n\n\n\n
Plusieurs fournisseurs proposent des modules \u00e9conomiques \u00e0 base de capteurs de courant \u00e0 effet Hall. Par exemple,\u00a0ici\u00a0<\/a>ou\u00a0l\u00e0<\/a>.\u00a0Pour la plupart, ces modules sont \u00e9quip\u00e9s de capteurs Allegro Microsystem. Ces modules sont adapt\u00e9s \u00e0 nos besoins, ils sont simples \u00e0 mettre en \u0153uvre, pr\u00e9cis et disponibles en versions mono ou bidirectionnelles.<\/p>\n\n\n\n Leur inconv\u00e9nient majeur est la tr\u00e8s petite taille du conducteur interne au circuit int\u00e9gr\u00e9 par lequel passe tout le courant \u00e0 mesurer. Ce qui pose potentiellement un s\u00e9rieux probl\u00e8me de s\u00e9curit\u00e9. Que se passerait-il en cas de surcharge ou de fusion du capteur ? Une panne \u00e9lectrique en vol est toujours une situation assez d\u00e9sagr\u00e9able… C’est pour cette raison que nous avons choisi de ne pas utiliser ces capteurs \u00e0 effet Hall \u00e9conomiques.<\/p>\n\n\n\n Certains capteurs \u00e0 effet Hall sont sp\u00e9cialement con\u00e7us pour un usage a\u00e9ronautique, comme par exemple celui-ci<\/a>. Ils ne posent pas le m\u00eame probl\u00e8me de s\u00e9curit\u00e9 que les pr\u00e9c\u00e9dents, mais ils sont nettement plus on\u00e9reux. De plus, le positionnement du c\u00e2ble \u00e9lectrique par rapport au capteur semble assez approximatif, ce qui peut faire craindre des mesures impr\u00e9cises et non reproductibles. Nous n’avons pas l’exp\u00e9rience de ces capteurs.<\/p>\n\n\n\n Quasiment tous les amp\u00e8rem\u00e8tres install\u00e9s sur les avions l\u00e9gers sont en fait de type shunt. Les seuls inconv\u00e9nients de cette technique de mesure sont la chute de tension li\u00e9e \u00e0 la r\u00e9sistance intrins\u00e8que du shunt et la puissance dissip\u00e9e par ce dernier. Si on consid\u00e8re un shunt 20A\/50mV, un mod\u00e8le tr\u00e8s courant utilis\u00e9 sur beaucoup d’avions, sa r\u00e9sistance n’est que de 2,5 milliohms. La chute de tension pour un courant de 20 amp\u00e8res n’est que de 50 mV, et la puissance dissip\u00e9e est alors d’un watt. Ce qui est en fait n\u00e9gligeable.<\/p>\n\n\n\n Comme indiqu\u00e9 plus haut, la tension aux bornes du shunt est tr\u00e8s faible. Elle ne peut pas \u00eatre mesur\u00e9e directement par le convertisseur analogique-num\u00e9rique (CAN) d’un microcontr\u00f4leur et n\u00e9cessite une amplification. Il faut donc s\u00e9lectionner un amplificateur et choisir l’emplacement du shunt : low-side (entre la masse et la charge) ou high-side (entre l’alimentation et la charge) (fig.2).<\/p>\n\n\n\n La technique high-side offre deux avantages par rapport \u00e0 la technique low-side. Elle ne perturbe pas la masse de la charge, et elle permet de d\u00e9tecter instantan\u00e9ment un court-circuit \u00e0 la masse dans la charge (r\u00e9f\u00e9rence ici<\/a>). C’est donc la technique que nous avons choisie.<\/p>\n\n\n\n La technique high-side n\u00e9cessite que l’amplificateur soit capable de supporter la tension \u00e9lev\u00e9e du bus \u00e9lectrique de l’avion. Parmi beaucoup d’autres, nous avons s\u00e9lectionn\u00e9 les circuits Texas Instrument LMP860x <\/a>pour les raisons suivantes : ce sont des amplificateurs op\u00e9rationnels de mesure de courant qui peuvent fonctionner en mono ou en bidirectionnel, ils sont pr\u00e9vus pour une alimentation simple, il y a plusieurs versions, chacune avec un gain fixe pr\u00e9cis, et la connexion entre les deux \u00e9tages d’amplification est accessible sur deux broches, ce qui permet, gr\u00e2ce \u00e0 une r\u00e9sistance externe, de modifier le gain. Ils sont donc particuli\u00e8rement adapt\u00e9s pour piloter un CAN \u00e0 pleine \u00e9chelle.<\/p>\n\n\n\n Pour l’EMS, nous avons fait le choix de surveiller le courant aux emplacements 2 et 3, comme d\u00e9fini dans la figure 1. Une simple addition arithm\u00e9tique permettrait au besoin d’en d\u00e9duire l’intensit\u00e9 au point 1. Un shunt Murata <\/a>de 50mV\/20 A a \u00e9t\u00e9 mont\u00e9 sur les deux sites. L’\u00e9tage d’entr\u00e9e de mesure du courant de notre EMS est illustr\u00e9 sur la figure 3.<\/p>\n\n\n\n Pour l’emplacement 2, le courant est bidirectionnel, et nous avons choisi de mesurer la plage -20 \u00e0 +20A. L’\u00e9tendue de mesure est donc de 40A, soit 100 mV. Avec un gain de 32, 100 mV entre les deux broches d’entr\u00e9e donnent 3,2 V sur la broche de sortie de l’amplificateur, ce qui correspond presque \u00e0 la pleine \u00e9chelle d’un CAN d’une carte Teensy 4.1. Le LMP8601 a un gain fixe de 20x. Ce gain doit donc \u00eatre augment\u00e9 \u00e0 32x en ajoutant une r\u00e9sistance (R40, fig. 3) entre la sortie de l’amplificateur (IC6 broche 5, fig. 3) et la connexion entre les deux \u00e9tages de l’amplificateur (IC6 broches 3 et 4). Cette r\u00e9sistance cr\u00e9e une r\u00e9troaction positive qui augmente le gain. La datasheet du LMP860x (page 24) fournit l’\u00e9quation pour calculer la r\u00e9sistance R de R40 :<\/p>\n\n\n\n R = 105<\/sup> x (G\/(G-20))<\/em><\/p>\n\n\n\n O\u00f9 G est la valeur souhait\u00e9e du gain. Pour G=32, cela donne 267 k\u03a9. Le courant est bidirectionnel, donc la broche d’offset (broche 7) est connect\u00e9e \u00e0 l’alimentation positive (+3,3 V).<\/p>\n\n\n\n Pour l’emplacement 3, le courant est monodirectionnel, et nous avons choisi de mesurer la gamme 0 \u00e0 +20A. L’\u00e9tendue de mesure est alors de 20A, soit 50 mV. Avec un gain de 64, 50 mV entre les deux broches d’entr\u00e9e donnent 3,2 V sur la broche de sortie de l’amplificateur. Le LMP8602 a un gain fixe de 50x. Ce gain doit donc \u00eatre augment\u00e9 \u00e0 64x en ajoutant une r\u00e9sistance (R39 et R41 en s\u00e9rie, fig. 3) entre la sortie de l’amplificateur (IC5 broche 5, fig. 3) et la connexion entre les deux \u00e9tages de l’amplificateur (IC5 broches 3 et 4) . Pour le LMP8602, l’\u00e9quation est :<\/p>\n\n\n\n R = 4 x 105<\/sup> x (G\/(G-50))<\/em><\/p>\n\n\n\n Pour G=64, cela donne 1,828571 M\u03a9. Nous avons donc retenu les valeurs suivantes : 8,56 k\u03a9 pour R39 et 1,82 M\u03a9 pour R41. Le courant \u00e0 mesurer est monodirectionnel, donc la broche d’offset (broche 7) est reli\u00e9e \u00e0 la masse.<\/p>\n\n\n Le code qui convertit une tension en une intensit\u00e9 en amp\u00e8res est le suivant. Il s’agit d’un extrait de notre logiciel EMS.<\/p>\n\n\n\n Dans l’EMS, la sortie de IC6 (intensit\u00e9 bidirectionnelle \u00e0 l’emplacement 2) est connect\u00e9e \u00e0 la broche analogique A1 d’une carte Teensy 4.1. L’instruction analogRead() sur cette broche A1 fournit une valeur num\u00e9rique sur 10 bits comprise entre 0 et 1023. L’instruction suivante convertit cette valeur num\u00e9rique en une tension comprise entre 0 et 3,3 volts. Puis cette tension est convertie en une intensit\u00e9 en amp\u00e8res. <\/p>\n\n\n\n On rappelle qu’en bidirectionnel, la moiti\u00e9 de l’\u00e9chelle en volts, soit 1,65 volts, correspond au milieu de la gamme d’intensit\u00e9 choisie (-20 \u00e0 +20A), soit 0 amp\u00e8re. Comme on s’est donn\u00e9 une petite marge en choisissant le coefficient d’amplification de l’amplificateur pour que 20 amp\u00e8res donnent 3,2 volts, et donc -20A donnent 0,1 volt, on en d\u00e9duit facilement qu’une tension nulle en sortie de l’amplificateur correspond \u00e0 -21,29A, et une tension de 3,3 volts correspond \u00e0 +21,29A.<\/p>\n\n\n\n Un calcul similaire permet de convertir la tension en sortie de IC5, comprise entre 0 et 3,3 volts, en une intensit\u00e9 monodirectionnelle au point 3 comprise entre 0 et +20,625 amp\u00e8res.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" (Mesure du courant, page mise \u00e0 jour par Benjamin le 05\/11\/2022) Un courant \u00e9lectrique est un flux d’\u00e9lectrons qui se d\u00e9placent dans un conducteur. En tant que tel, il ne peut pas \u00eatre mesur\u00e9 directement. Mais les effets d’un courant sont mesurables. Quand un courant parcourt un conducteur, il se produit une chute de tension … Continuer la lecture de « Mesure du courant »<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"","meta":{"om_disable_all_campaigns":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"class_list":["post-2336","page","type-page","status-publish","hentry"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2336","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2336"}],"version-history":[{"count":25,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2336\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5042,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2336\/revisions\/5042"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2336"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}Les capteurs de type shunt<\/h3>\n\n\n\n
Emplacement du shunt et choix de l’amplificateur<\/h3>\n\n\n
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Circuit de mesure d’intensit\u00e9 de l’EMS<\/h3>\n\n\n\n
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Logiciel associ\u00e9<\/h3>\n\n\n\n
#define pinIP3unidir A2\n#define pinIP2bidir A1\n\nfloat <\/em>VpinIP3unidir, VpinIP2bidir, Ibus, Ibat;\n\nvoid setup() {\n \/\/..............\n pinMode(pinIP3unidir, INPUT_DISABLE);\n pinMode(pinIP2bidir, INPUT_DISABLE);\n \/\/...............\n}\n\nvoid loop() {\n \/.................\n int digitalValueA = analogRead(pinIP3unidir);\n VpinIP3unidir = digitalValueA*3.3\/1023.0;\n \/\/0 volts ---> 0A et 3.2 volts -> 20A d'o\u00f9 3.3 volts -> 20.625A, donc \n Ibus=(VpinIP3unidir*20.625)\/3.3; \n\n int digitalValueB = analogRead(pinIP2bidir);\n VpinIP2bidir = digitalValueB*3.3\/1023.0;\n \/\/3.2 volts -> +20A et 1.65 volts -> 0A, d'o\u00f9 0.1 volts -> -20A, et 0 volts -> -21,29A, et 3.3 volts -> 21,29A, donc\n Ibat=((VpinIP2bidir-1.65)*21,29*2)\/3.3; \n \/\/.......................\n}<\/em><\/code><\/pre>\n\n\n\n