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Caractéristiques de la sonde à effet Hall.
Il existe sur le marché des capteurs de Hall à faible coût, par exemple l'UGN 3503U k (15 à 20F l'unité) . Ils se présentent sous la forme d'un petit " carré " d'environ 5 mm de côté.
1:Vcc 2:GND 3:Sortie
Alimentation entre 1 et 2 (4,5 à 6V) typique 5 V Sortie entre 3 et 2
La tension de sortie Uh est de la forme Uh = a Ua + b B avec Ua tension d'alimentation et B intensité de la composante du champ magnétique normale au plan du capteur. Avec Ua = 5 V a est voisin de 0,5 et b voisin de 12 V/T. La valeur algébrique de Uh dépend du sens du champ.
Avec nos bobines habituelles a Ua est de l'ordre du volt tandis que b B est de l'ordre de quelques mV à une centaine de mV. Il s'avère donc nécessaire de décaler Uh de la valeur a Ua. On peut pour ce faire utiliser un amplificateur de différence construit autour d'un TL 081 monté sur la platine Ampli Op
L'A.O. en amplificateur de différence.
Avec R1 = R3 et R2 = R4
Réalisation
La tension VA est assurée par un pont diviseur constitué d'une résistance fixe R et de deux potentiomètres en série P1 et P2.
La sortie du capteur est placée en B.
Le calibre 200 mV convenant à nos mesures, et par souci de simplification nous avons adopté R2 / R1 = 1
Avec : R1 =R2 =R3 = R4 = 10 kW R = 22 kW P1 = 10 kW P2 = 100 W
Réglage du zéro :
Après avoir connecté le capteur de hall (convenablement alimenté) sur la platine, mettre le voltmètre en sortie sur un calibre assez élevé (20 V) et régler Us = 0 à l'aide de P1 puis adopter le calibre 200 mV et parfaire le réglage à l'aide de P2. On a alors: Us = b B
(On peut faire un étalonnage préalable afin de fournir aux élèves la valeur de b )
NB: Il est nécessaire de faire un réglage d'offset correct, surtout si l'on envisage d'inverser le sens du courant dans la bobine, le signe de Us dépendant du sens du champ.
La tension d'alimentation de la sonde doit être bien stabilisée (Vcc =5 V).
Réalisation de la sonde.
La sonde peut être réalisée avec une bande de plaque époxy pour circuit imprimé (30 cm x 1,5 cm environ) sur laquelle on a pratiqué trois plages à l'aide de deux rainures pour enlever le cuivre. On soude le capteur et trois fils munis de fiches bananes et on colle enfin une graduation.
Exemples de résultats.
B = f (x) Bobine L @ 20 cm; N = 3000 spires; I = 1 A
Intensité du champ magnétique le long de l'axe d'une bobine longue (pour des raisons pratiques l'origine x = 0 à été prise à l'une des extrémités de la bobine).
B = f (I) Petite bobine de transfo démontable à point milieu N = 600 et N = 1200
Intensité du champ magnétique au centre de la bobine en fonction de l'intensité du courant qui la parcourt.
Pour toute demande de renseignement complémentaire, contacter les auteurs :
D. Guérin et M. Lezay - Lycée Robert de Mortain - 50140 - MORTAIN
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