WO2025242514A1 - Capteur de courant a vanne de flux a deux noyaux - Google Patents

Capteur de courant a vanne de flux a deux noyaux

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WO2025242514A1
WO2025242514A1 PCT/EP2025/063290 EP2025063290W WO2025242514A1 WO 2025242514 A1 WO2025242514 A1 WO 2025242514A1 EP 2025063290 W EP2025063290 W EP 2025063290W WO 2025242514 A1 WO2025242514 A1 WO 2025242514A1
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WO
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excitation
voltage
component
current
magnetic core
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Application number
PCT/EP2025/063290
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English (en)
Inventor
Louis Caron
François Guillot
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Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Safran Electronics and Defense SAS
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Publication date
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors
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    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio

Definitions

  • the invention relates to the field of flow valve current sensors.
  • Decarbonizing aircraft is a fundamental challenge for the aeronautics industry. Many onboard systems and equipment are being progressively electrified, and electric motors are therefore being integrated more and more frequently into aircraft. Electrification concerns both propulsion functions and actuation (replacing hydraulic, or rather hydromechanical, actuation devices with electromechanical systems).
  • the electrification of aircraft is accompanied by a growing need for continuous monitoring of the operational status of onboard equipment and systems. This need stems from safety justification requirements and operational performance requirements of said equipment and systems.
  • Equipment and systems are therefore instrumented with numerous sensors to measure different physical quantities.
  • the flow valve current sensor is a very good candidate to meet these requirements.
  • a flow valve current sensor 1 is similar, by design, to a A transformer comprising a primary winding 2 and a secondary winding 3.
  • the current to be measured, Im flows in the secondary winding.
  • An excitation circuit 4 excites the magnetic core 5 via the primary winding 2.
  • a measuring circuit 6 measures a resulting current representative of the current to be measured.
  • a flux-valve current sensor utilizes the property of a magnetic material forming a magnetic core to saturate above a certain level of magnetic excitation. Referring to Figure 2, for an increasing magnetic field H, the slope of the transfer function between the magnetic field H and the magnetic induction B decreases significantly beyond a value known as the saturation point of the magnetic core. The saturation point in Figure 2 corresponds to the intervals AH and AB.
  • the entire current to be measured, Im flows through a single turn (the secondary winding simply passing through the magnetic core). This is acceptable for low currents (with an amplitude less than IA, for example).
  • the technological challenge is significant: the demagnetization current must be equal to the value of the current to be measured divided by the turns ratio of the demagnetization winding.
  • the number of turns in the demagnetizing winding is limited by its size and the resulting inductance.
  • the higher the resulting inductance the more limited the rate of change of the demagnetizing current, and therefore the more limited the AC bandwidth of the sensor.
  • a current divider bridge 7 This idea seems trivial in principle but is not at all so in practice.
  • the main current flows in the first branch 8 of the current divider bridge 7 and the target current flows in the second branch 9.
  • the creation of a forest of one hundred metallized holes 13 will allow up to a division by one hundred of the current since the intensity circulating in each of these metallized holes will be identical by design.
  • the plated holes 13a of the first branch 12 are positioned outside the core 14.
  • the plated holes 13b of the second branch 12 are therefore positioned inside the core 14.
  • the current to be measured Im is therefore divided into two parts, the distribution being done by the ratio of the number of plated holes 13 in the printed circuit 15. For example, for a total current of 10A, nine holes are allocated to the passage of the main current and one hole for the measurement (target current): we thus have one tenth of the current flowing in the second branch and nine tenths in the external holes.
  • the current divider is manufactured as follows.
  • the magnetic core 14 is simply deposited between a first conductive layer 16 and a second conductive layer 17 (and therefore within the insulating layer 18 between these two copper planes 16, 17) during the printed circuit board 15 manufacturing process. Once all the layers are assembled with the encapsulated core, the holes are drilled and then plated. The plated holes 13 thus extend between the first conductive layer 16 and the second conductive layer 17.
  • the current to be measured enters the current divider 10 through a trace 19 in the first conductive layer 16 and exits through a trace 20 in the second conductive layer 17.
  • the first difficulty is the following.
  • the first branch 11 of the current divider 10 whose resistance is significantly lower than that of the second branch 12, causes the equivalent of a near short-circuit load on the measuring "transformer". This situation necessitates a more powerful excitation in order for This load does not prevent the saturation of the magnetic core.
  • the impedance of the first branch 11 in the excitation frequency range (a few MHz) remains quite high, but its weakness nevertheless remains a significant handicap.
  • the second difficulty is as follows. It concerns more specifically the current divider. A magnetic pollution phenomenon was observed in the printed circuit board 15.
  • the design of the current divider 10 consists of passing a strong current through a forest of identical metallized holes.
  • the flow of this strong current through the metallized hole forest 13a locally generates a magnetic field H1.
  • the sum total of the magnetic fields H1 generated by the metallized hole forest 13a can then disrupt the operation of the magnetic sensor. It is therefore essential to try to cancel, or at least reduce, the magnetic fields generated by this forest.
  • the invention aims to solve the first difficulty that has just been mentioned.
  • a flow valve current sensor comprising:
  • a first magnetic core through which extends a measuring conductor carrying a target current, and a first excitation winding which is wound around the first magnetic core;
  • - excitation components arranged to produce a first excitation voltage and apply it to the first excitation winding, and to produce a second excitation voltage and apply it to the second excitation winding, the first excitation voltage and the second excitation voltage being identical voltages but in opposite phase;
  • - measurement components arranged to produce an output voltage representative of the target current from a first measurement voltage representative of a first resulting current flowing in the first excitation winding and a second measurement voltage representative of a second resulting current flowing in the second excitation winding.
  • the induced voltages in the secondary windings that is, in the portions of the measuring conductor passing through the first and second magnetic cores respectively—are the same but out of phase, and therefore have a zero vector sum. Consequently, no current is generated in the measuring conductor (and therefore in the branches of the current divider if one is used).
  • the influence of the secondary windings is equivalent to that of a load with an impedance tending towards infinity (no-load transformers). The excitation power requirement is therefore minimized.
  • the magnetic core and the second magnetic core are located next to each other and are both positioned between a first plane and a second plane which are parallel, the measuring conductor passing through the first plane, then through the first magnetic core to the second plane, then through the second plane, then through the second magnetic core to the first plane.
  • a flow valve current sensor as previously described, comprising a printed circuit board including a first conductive layer extending in the first plane, a second conductive layer extending in the second plane, and an insulating layer situated between the first conductive layer and the second conductive layer, the first magnetic core and the second magnetic core extending in a thickness of the insulating layer, the first excitation winding, the second excitation winding and the measuring conductor including plated holes extending in the insulating layer between the first conductive layer and the second conductive layer.
  • the flow valve current sensor being intended to measure a current to be measured and comprising a current divider arranged to produce the target current from the current to be measured, the current divider comprising a first branch and a second branch which is formed by the measuring conductor.
  • the first excitation voltage comprises a first frequency component f ⁇ sub>0 ⁇ /sub>, a first frequency component 3.f ⁇ sub>0 ⁇ /sub>, and a first low-frequency component.
  • the first measurement voltage further includes a first frequency component 2.f0;
  • the second excitation voltage includes a second frequency component f0 equal to the opposite of the first frequency component f0, a second frequency component 3.f0 equal to the opposite of the first frequency component 3.f0, a second low frequency component equal to the first low frequency component, and the second measurement voltage further includes a second frequency component 2.f0 equal to the opposite of the first frequency component 2.f0.
  • the excitation components include a center-tapped transformer forming a phase shifter and comprising a primary winding, a first secondary winding, a second secondary winding and a midpoint between the first secondary winding and the second secondary winding, a voltage comprising the first frequency component f0 and the first frequency component 3.f0 being applied to the primary winding of the center-tapped transformer, a voltage comprising the first low-frequency component being applied to the midpoint of the center-tapped transformer, the first excitation voltage thus being generated on the first secondary winding and the second excitation voltage being generated on the second secondary winding of the center-tapped transformer.
  • the measuring components include a differential amplifier comprising a first input to which the first measuring voltage is applied and a second input to which is where the second measurement voltage is applied.
  • Figure 1 represents a prior art flow valve current sensor
  • Figure 2 represents the curve of a transfer function between a magnetic field and a magnetic induction
  • Figure 3 is a figure similar to Figure 1, with the use of a current divider
  • Figure 4 shows a cross-sectional view of a prior art printed circuit board used to make the sensor in Figure 3, along a plane parallel to the thickness of the printed circuit board, and a top view of the printed circuit board;
  • Figure 5 is also a top view of the printed circuit board, on which the excitation and measurement circuit is also shown;
  • Figure 6 is a cross-sectional and perspective view of the prior art printed circuit board, plated-through holes of the current divider and a core;
  • Figure 7 represents an electrical diagram of the flow valve current sensor
  • Figure 8 represents two magnetic cores used to implement the flow valve current sensor, and a measuring conductor passing through them;
  • Figure 9 is a cross-sectional and perspective view of a printed circuit board used to make the current divider, and represents an arrangement of nested combs;
  • Figure 10 is a view of the first conductive layer of the printed circuit board;
  • Figure 11 is a view of the second conductive layer of the printed circuit board
  • Figure 12 represents a first via and a second adjacent via
  • Figure 13 is a top and perspective view of a portion of the printed circuit board, on which only one arrangement of nested combs is visible, part of the first conductive layer being removed;
  • Figure 14 is a cross-sectional and perspective view of the printed circuit board, showing the two nested comb arrangements and the two cores;
  • Figure 15 is a view similar to that of Figure 13, on which the two nested comb arrangements are visible.
  • the flow valve current sensor 30 is used to measure a current Im.
  • the flow valve current sensor 30 includes a current divider 31 comprising a first branch 32 and a second branch 33.
  • the input current to the current divider is the current Im, which is divided into a main current Ip flowing in the first branch 32 and a target current Ip flowing in the second branch 33.
  • the resistance of the second branch 33 is significantly higher than that of the first branch 32, so the target current Ip, representing the current Im, has a significantly lower amplitude than the first branch 32. the current to be measured Im (and that of the main current)
  • the second branch 33 is therefore a measuring conductor on which the target current flows.
  • the flow valve current sensor 30 comprises a first magnetic core 34 and a second magnetic core 35.
  • the first magnetic core 34 and the second magnetic core 35 are identical and each has a cylindrical external shape, which here has a circular cross-section.
  • the axes XI and X2 of the cores 34 and 35 are therefore axes of revolution of the cores.
  • the shape of the cores could be different, for example, cylindrical with a square or rectangular cross-section, or toroidal.
  • Axes XI and X2 are parallel.
  • the first magnetic core 34 and the second magnetic core 35 are positioned "parallel" to each other, that is to say in particular that their upper faces extend in the same plane and that their lower faces extend in the same plane parallel to the previous one.
  • the first magnetic core 34 and the second magnetic core 35 are both positioned between a first plane PI and a second plane P2 which are parallel to each other and which are perpendicular to the axes XI and X2 (and therefore which are parallel to the upper and lower faces of the cores).
  • the measuring conductor 33 extends over the first plane PI, then through the first magnetic core 34 to the second plane P2, then extends over the second plane P2, then through the second magnetic core 35 back to the first plane PI.
  • the measuring conductor 33 descends and passes through the internal central hole of the first magnetic core 34, then ascends and passes through the internal central hole of the second magnetic core 35. The direction of passage of the target current is therefore reversed in the magnetic cores.
  • the flow valve current sensor 30 includes an excitation and measurement circuit comprising excitation components 37 and measurement components 38.
  • the excitation and measurement circuit includes a processing unit 39 which belongs to both the excitation components 37 and the measurement components 38.
  • the processing unit 39 comprises at least one processing component 40 (for example a processor, a microcontroller, a programmable logic component such as an FPGA (for Field Programmable Gate Arrays) or an AS IC (for Application Specific Integrated Circuit), etc.) and at least one memory 41 integrated in or connected to the processing component 40. At least one of these memories 41 forms a computer-readable recording medium, on which is recorded at least one computer program comprising instructions which lead the processing unit 39 to execute the steps of the measurement process which will be described below.
  • processing component 40 for example a processor, a microcontroller, a programmable logic component such as an FPGA (for Field Programmable Gate Arrays) or an AS IC (for Application Specific Integrated Circuit), etc.
  • FPGA Field Programmable Gate Arrays
  • AS IC for Application Specific Integrated Circuit
  • the processing unit 39 also includes a digital-to-analog converter 42 (which belongs to the excitation components 37) and an analog-to-digital converter 43 (which belongs to the measurement components 38).
  • the excitation components 37 include a first excitation winding 45 and a second excitation winding 46.
  • the first excitation winding 45 is wound around the first magnetic core 34 and the second excitation winding 46 is wound around the second magnetic core 35.
  • a first transformer 47 having as its primary winding the first excitation winding 45 and as its secondary winding the first portion 48 of the measuring conductor 33 which extends through the first magnetic core 34
  • a second transformer 49 having as its primary winding the second excitation winding 46 and as its secondary winding the second portion 50 of the measuring conductor 33 which extends through the second magnetic core 35.
  • the excitation components 37 further include a first operational amplifier 52, a second operational amplifier 53, a third operational amplifier 54, and a center-tapped transformer 55.
  • the processing unit 39 drives the digital-to-analog converter 42 to produce a primary excitation voltage Va.
  • the primary excitation voltage Va is amplified by the first operational amplifier 52.
  • the amplified primary excitation voltage Vb comprises a first component H1 of frequency f0, a first component H3 of frequency 3.f0 and a first low-frequency DC component.
  • the first component H1 at frequency f0 is the main high-frequency excitation component.
  • the first component H3 at frequency 3f0 is a slight 3rd harmonic excitation, which we aim to cancel out through the effect of the onset of saturation of the magnetic cores.
  • the first low-frequency DC component is a low-frequency DC component intended to compensate for the effect of the current to be measured Im (more precisely, here, the target current le).
  • the amplified primary excitation voltage Vb is applied to the input of the second operational amplifier 53, which forms a current amplifier with a unity voltage gain.
  • a capacitor 56 is connected in series with the output of the second operational amplifier 53 and the primary winding 57 of the center-tapped transformer 55. This capacitor 56 forms a series capacitive connection, which eliminates the low-frequency component.
  • the center tap transformer 55 comprises, in addition to the primary winding 57, a first secondary winding 58, a second secondary winding 59 and a center tap 60 between the first secondary winding 58 and the second secondary winding 59.
  • the voltage Vc comprising the first component H1 of frequency f0 and the first component H3 of frequency 3.f0, is applied to one terminal of the primary winding 57 of the center tap transformer 55, the other terminal of the primary winding 57 being connected to electrical ground.
  • the third operational amplifier 54, the resistors 62, 63, 64 and the capacitors 65, 66, 67 form a 3rd order low-pass active filter.
  • the amplified primary excitation voltage is applied to the input of said filter, which allows the first low-frequency component to be retained and the high-frequency components (H1 + H3) to be suppressed.
  • the voltage Vd including the first low frequency DC component is applied to the midpoint 60 of the midpoint transformer 55.
  • a first excitation voltage Vel is thus generated on terminal 67 of the first secondary winding 58.
  • a second excitation voltage Ve2 is thus generated on terminal 68 of the second secondary winding 59.
  • the first excitation voltage Vel comprises a first component H1 of frequency f0, a first component H3 of frequency 3f0, and a first low-frequency DC component.
  • the second excitation voltage Ve2 comprises a second component -H1 of frequency f0 equal to the opposite of the first component H1 of frequency f0, a second component -H3 of frequency 3f0 equal to the opposite of the first component H3 of frequency 3f0, and a second low-frequency DC component equal to the first low-frequency DC component.
  • the first excitation voltage Vel and the second excitation voltage Ve2 are therefore identical voltages (same amplitude, same frequency) but in opposite phase.
  • the center-tapped transformer 55 therefore plays the role of a phase shifter.
  • the impedance seen at the midpoint 60 on the two secondary windings 58, 59 of the transformer 55 is zero because the two secondary windings 58, 59 are wound in opposite directions relative to each other.
  • the generated fluxes are identical in magnitude and opposite in sign, which results in zero magnetic flux (the load impedances are considered identical, therefore the currents are also identical) and thus zero impedance, resulting in short-circuit behavior (therefore direct transmission without disturbance of the low-frequency voltage).
  • the first excitation voltage Vel is applied to the first terminal 70 of the first excitation winding 45.
  • the second terminal 71 of the first excitation winding is connected to ground via a first resistor 72.
  • the second excitation voltage Ve2 is applied to the first terminal 73 of the second excitation winding 46.
  • the second terminal 74 of the second excitation winding 46 is connected to ground via a second resistor 75.
  • a first resulting current II flows in the first excitation winding 45 and produces a first measurement voltage Vml across the first resistor 72, which is representative of the first resulting current II.
  • a second resulting current 12 flows in the second excitation winding 46 and produces a second measurement voltage Vm2 across the second resistor 75, which is representative of the second resulting current 12.
  • the first measurement voltage Vml includes the first component H1 of frequency f0, the first component H3 of frequency 3.f0, the first low frequency DC component, as well as a first component H2 of frequency 2.f0.
  • the second measurement voltage Vm2 includes the second component -H1 of frequency f0, the second component -H3 of frequency 3.f0, the second low frequency DC component, as well as a second component -H2 of frequency 2.f0 which is equal to the opposite of the first component of frequency 2.f0.
  • the low-frequency DC components remain of the same sign because they are emitted in phase on the first excitation winding 45 and the second excitation winding 46.
  • the measurement components 38 produce an output voltage Vs representative of the target current le (and therefore of the current to be measured Im) from the first measurement voltage Vml and the second measurement voltage Vm2.
  • the measuring components 38 include a measuring amplifier device with three operational amplifiers: a first operational amplifier 80, a second operational amplifier 81 and a third Operational amplifier 82.
  • the third operational amplifier 82 is a differential instrumentation amplifier.
  • the measurement components also include a fourth operational amplifier 83.
  • the first operational amplifier 80 has its non-inverting input connected to the first resistor 72 and its inverting input connected to its output.
  • the first measurement voltage Vml is therefore applied to the non-inverting input of the first operational amplifier 80.
  • the output of the first operational amplifier 80 is connected to the inverting input of the differential amplifier 82 via the resistor 84.
  • the inverting input of the differential amplifier 82 loops back to its output via the resistor 85.
  • the second operational amplifier 81 has its non-inverting input connected to the second resistor 75 and its inverting input connected to its output.
  • the second measurement voltage Vm2 is therefore applied to the non-inverting input of the second operational amplifier 81.
  • the output of the second operational amplifier 81 is connected to the non-inverting input of the differential amplifier 82 via resistor 86.
  • the non-inverting input of the differential amplifier 82 is connected to ground via resistor 87.
  • the output of the first operational amplifier 80 is connected to the non-inverting input of the fourth operational amplifier 83 via resistor 87.
  • the output of the second operational amplifier 81 is connected to the non-inverting input of the fourth operational amplifier 83 via resistor 88.
  • the output of the differential amplifier 82 is connected to the inverting input of the fourth operational amplifier 83 via the resistor 89.
  • the inverting input of the fourth operational amplifier 83 loops back to its output via the resistor 90.
  • the first operational amplifier 80 and the second operational amplifier 81 act as non-inverting input buffers.
  • the output voltage Vf of the differential amplifier 82 is: -2 (Hl + H3 + H2 ).
  • the fourth operational amplifier 83 has on its non-inverting input the first low-frequency DC component (multiplied by 2) and therefore on its inverting input -2 (H1 + H3 + H2).
  • the analog-to-digital converter 43 digitizes the output voltage Vs and provides the digitized output voltage to the processing unit 39.
  • the processing unit 39 recovers the first component H2 of frequency 2.f0 and the first component H3 of frequency 3.f0.
  • the first component H2 with frequency 2.f0 is representative of the current to be measured Im.
  • the flow valve current sensor 30 also implements a control system to control the primary excitation voltage Va in order to cancel the component of frequency 3.f0 of the first resulting current II and the frequency component 3.f0 of the second resulting current 12, which corresponds to an optimal operating point of the flow valve current sensor 30.
  • the optimal operating point corresponds to the bend 92 of the transfer function between the magnetic field H and the magnetic induction B visible in Figure 2.
  • the optimal operating point corresponds to a maximum gain of the flow valve current sensor.
  • the 30 flow valve current sensor has the following advantages.
  • the voltages induced on the two secondary windings are the same but out of phase, hence with a zero vector sum. Therefore, no current is generated in the measuring conductor.
  • sensor 30 By performing a differential measurement at the base of each transformer, sensor 30 is desensitized to the fields external because both magnetic cores undergo the same disturbances.
  • the 30 flow valve current sensor also offers the following additional advantage: comparison between the primary and secondary DC components allows for the detection of drifts in the analog system.
  • the flow valve current sensor 30 includes a printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 may be the one on which the components just described are mounted, but not necessarily, it may also be a separate printed circuit board.
  • the printed circuit 100 includes a first conductive layer 101 which extends here in the first plane PI previously mentioned, a second conductive layer 102 which extends in the second plane P2 previously mentioned, and an insulating layer 103 which extends between the first conductive layer 101 and the second conductive layer 102.
  • the first magnetic core 34 and the second magnetic core 35 extend into the insulating layer 103 (only the first magnetic core 34 is visible in Figure 9).
  • the primary windings 45, 46 of the first transformer 47 and of the second transformer 49, as well as the branches 32, 33 of the current divider 31, include plated holes extending into the insulating layer 103 between the first conductive layer 101 and the second conductive layer 102.
  • the first excitation winding 45 and the second excitation winding 46 include metallized holes (not shown for clarity) extending into the insulating layer 103 between the first conductive layer 101 and the second conductive layer 102.
  • the first branch 32 of the current divider 31 includes metallized holes 105 extending into the insulating layer 103 between the first conductive layer 101 and the second conductive layer 102.
  • the second branch 33 of the current divider 31 also includes one or more metallized holes 106 extending into the insulating layer 103 between the first conductive layer 101 and the second conductive layer 102.
  • the current divider 31 therefore includes the printed circuit 100 which includes the first conductive layer 101, the second conductive layer 102, the insulating layer 103 extending between the first conductive layer 101 and the second conductive layer 102, and plated holes 105, 106 extending in the insulating layer 103 and forming the first branch 32 of the current divider 31 in which the main current Ip flows and the second branch 33 of the current divider 31 in which the target current Ip flows.
  • the first insulating layer 101 comprises a first surface 107 and a second surface 108, which are electrically insulated from each other.
  • the second conductive layer 102 also comprises a first surface 109 and a second surface 110, which are electrically insulated from each other.
  • the current to be measured Im enters the current divider 31 by flowing over the first surface 107 of the first conductive layer 101, and exits on the second surface 108 of the first conductive layer 101.
  • the number of plated holes 105 in the first branch 32 of the current divider 31 is much higher than the number of metallized holes 106 of the second branch 33, which allows to increase in the current divider 31 the ratio between the resistance of the second branch 33 and that of the first branch 32, and therefore to reduce the current which flows in the second branch 33 (target current the image of the current to be measured Im).
  • the first branch 32 of the current divider 31 includes first metallized holes 105a extending between the first surface 107 of the first conductive layer 101 and the first surface 109 of the second conductive layer 102, and second metallized holes 105b extending between the second surface 108 of the first conductive layer 101 and the first surface 109 of the second conductive layer 102.
  • the second branch includes at least one third metallized hole 106a extending between the first surface of the first conductive layer
  • each first plated hole 105a is adj acent to a second plated hole 105b, that is to say that the plated hole closest to a first plated hole 105a is a second plated hole 105b.
  • the metallized holes 105 of the first branch comprise pairs of adj acent metallized holes, each comprising a first metallized hole 105a and a second metallized hole 105b.
  • the main current Ip, flowing in the first branch 32 flows in a first direction in each first metallized hole 105a (and locally creates a magnetic field H11), and in a second direction opposite to the first direction in each second metallized hole 105b (and locally creates a magnetic field H12).
  • the metallized hole forest of the first branch 32 is arranged so that one metallized hole (first metallized hole 105a, for example) carrying current in one direction a, in the immediate vicinity, another metallized hole (second metallized hole 105b in this example) carrying current in the opposite direction.
  • first metallized hole 105a for example
  • second metallized hole 105b in this example
  • At least a portion of the first surface 107 of the first conductive layer 101 and a portion of the second surface 108 of the first conductive layer 101 are arranged in a nested comb arrangement comprising a first comb 111 including at least a first tooth 112 belonging to the first surface 107 of the first conductive layer 101 and from which extend the first plated holes 105a of the first branch 32 of the current divider 31, and a second comb 114 including at least a second tooth 115 belonging to the second surface 108 of the first conductive layer 101 and from which extend the second plated holes 105b of the first branch 32.
  • the combs shown here each have five teeth. Five metallized holes extend from each tooth.
  • the arrangement in interlocking combs includes at least one pair of adj acente teeth comprising a first tooth 112 and a second tooth 115, that is to say that the tooth closest to each first tooth 112 is a second tooth 115 parallel to said first tooth 112.
  • Each first tooth 112 therefore belongs to the first surface 107 of the first conductive layer 101.
  • Five first plated holes 105a extend here from said first tooth 112 to the first surface 109 of the second conductive layer 102.
  • each second tooth 115 belongs to the second surface 108 of the first conductive layer 101.
  • Five second plated holes 105b extend here from said second tooth 115 to the first surface 109 of the second conductive layer 108.
  • each first plated hole 105a of a first tooth 112 is adjacent to a second plated hole 105b of a second tooth 115, and vice versa.
  • the second branch 33 of the voltage divider 31 is a measuring conductor on which flows the target current le which is measured by the flow valve current sensor 30.
  • the flow valve current sensor 30 has two magnetic cores: a first magnetic core 34 belonging to a first transformer 47 and a second magnetic core 35 belonging to a second transformer 49.
  • the first branch 32 is located outside the magnetic cores 34, 35.
  • the second branch 33 comprises a first portion 48 located inside the first magnetic core 34 to form a single turn of the secondary winding of the first transformer 47, and a second portion 50 located inside the second magnetic core 35 to form a single turn of the secondary winding of the second transformer 49.
  • the current divider arrangement just described is therefore present not once but twice in the printed circuit board 100 of the current sensor with flow valve 30.
  • the flow valve current sensor 30 therefore comprises two nested comb arrangements.
  • the second branch 33 of the current divider 31 therefore comprises at least a third plated hole 106a and at least a fourth plated hole 106b.
  • the at least one third metallized hole 106a extends between the first surface 107 of the first conductive layer 101 and the second surface 110 of the second conductive layer 102, the at least one third metallized hole 106a being positioned inside the first magnetic core 34.
  • the at least one fourth metallized hole 106b extends between the second surface 110 of the second conductive layer 102 and the second surface 108 of the first conductive layer 101, the at least one fourth metallized hole 106b being positioned inside the second magnetic core 35.
  • the third metallized hole 106a and the fourth metallized hole 106b are at the same potential.
  • These metallized holes 106a, 106b are connected by the second surface 110 of the second conductive layer 102.
  • This second surface 110 is surrounded by the first surface 109, and here for example has the shape of a rectangle (figure 14), or of a rectangle whose widths are semicircles that extend outwards from the rectangle (figures 11 and 15). We thus have electrical continuity of the measuring conductor via the second surface 110 of the second conductive layer 102.
  • the target current flows over the first surface 107 of the first conductive layer 101, in the third metallized hole 106a, over the second surface 110 of the second conductive layer 102, in the fourth metallized hole 106b, and over the second surface 108 of the first conductive layer 101.
  • the flow valve current sensor described here incorporates a current divider.
  • the flow valve current sensor could be implemented without a current divider.
  • the current divider is not necessarily integrated into a flow valve current sensor.
  • the electrical equipment incorporating the flow valve current sensor and/or current divider is possibly integrated into an aircraft system, but not necessarily.
  • the excitation components and measurement components of the flow valve current sensor could be different from those described here.
  • the current divider is not necessarily integrated into a flow valve current sensor but could be integrated into another electrical device.
  • This other electrical device is, for example, a current transformer. It could also be an electrical device that does not perform measurements but requires current division (power supply circuit, protection circuit, etc.). Therefore, the input current Im of the current divider is not, in this case, a current to be measured.
  • the electrical device incorporating the current divider may not have a magnetic core, or it may have a number of magnetic cores other than two (for example, a single core). If the electrical device has a single core, the second branch of the current divider comprises only the third plated hole(s) (106a).
  • the plated-through holes in the second branch of the current divider form a secondary winding here, but they could also form a primary winding. This is the case, for example, if the electrical device is a current transformer designed to measure the target current (and therefore the current to be measured).

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Abstract

Capteur de courant à vanne de flux (30), comportant : - un premier noyau magnétique (34) et un premier enroulement d'excitation (45), un deuxième noyau magnétique (35) et un deuxième enroulement d'excitation (46); - des composants d'excitation (37) agencés pour produire une première tension d'excitation (Ve1) et l'appliquer sur le premier enroulement d'excitation, et pour produire une deuxième tension d'excitation (Ve2) et l'appliquer sur le deuxième enroulement d'excitation, la première tension d'excitation et la deuxième tension d'excitation étant des tensions identiques mais en opposition de phase; - des composants de mesure (38) agencés pour produire une tension de sortie (Vs) représentative du courant cible à partir d'une première tension de mesure (Vm1) et d'une deuxième tension de mesure (Vm2).

Description

CAPTEUR DE COURANT A VANNE DE FLUX A DEUX NOYAUX
L' invention concerne le domaine des capteurs de courant à vanne de flux.
ARRIERE PLAN
La décarbonation des aéronefs est un enjeu fondamental pour l'industrie aéronautique. De nombreux équipements et systèmes embarqués sont progressivement électrifiés, et des moteurs électriques sont par conséquent de plus en plus fréquemment intégrés dans les aéronefs. L'électrification concerne aussi bien les fonctions propulsives que 1 ' actionnement (remplacement des dispositifs d' actionnement hydrauliques, ou plutôt hydromécaniques, par des systèmes électromécaniques) .
L'électrification des aéronefs s'accompagne du besoin croissant de connaître en permanence l'état opérationnel des équipements et des systèmes embarqués. Ce besoin résulte d'une part d'exigences de justification de sécurité (Safety) , et d'autre part d'exigences relatives aux performances opérationnelles desdits équipements et systèmes .
On instrumente donc les équipements et systèmes avec de nombreux capteurs permettant de mesurer différentes grandeurs physiques.
Les aspects intrusifs de ces capteurs doivent être minimisés pour impacter le moins possible la masse globale des équipements et systèmes, mais aussi pour pouvoir installer ces capteurs à différents endroits de l'aéronef, le plus facilement possible, sans remettre en cause la certification des équipements et systèmes qu'ils surveillent . L'un des éléments clés pour l'asservissement de la commande d'un moteur électrique et la maîtrise de sa dépense énergétique, est le capteur de courant, qui est classiquement implanté à proximité de l'électronique de puissance associée au moteur, et donc soumis aux mêmes contraintes.
De même, pour les organes de conversion d'énergie (par exemple de type DEM, pour Power Electronic Module) et de protection (par exemple de type SSPC, pour Solid State Power Controllers) , il est nécessaire de connaître le courant circulant dans certaines équipotentielles . Dans le cas du PEM, le courant de chaque phase moteur doit être mesuré. Dans le cas du SSPC, le courant délivré vers son utilisateur doit être mesuré.
Les capteurs de courant doivent typiquement satisfaire aux exigences suivantes :
- capacité à supporter des modes communs importants, par exemple quelques centaines de volts ;
- mesurer des courants, aussi bien continus qu'alternatifs, ayant des fréquences jusqu'à plusieurs kHz voire plusieurs dizaines de kHz ;
- garantir les performances de MTBF (Mean Time Between Failures) et de précision de mesure dans une plage de température importante (de -55°C jusqu'à +125°C, et même possiblement au-delà) ;
- maîtriser la fonction « mesure de courant » pour l'optimisation des coûts, la résistance à l'obsolescence et l'optimisation de l'intégration dans les systèmes utilisateurs.
Le capteur de courant à vanne de flux est un très bon candidat pour répondre à ces exigences.
En référence à la figure 1, un capteur de courant à vanne de flux 1 s'apparente, de par sa conception, à un transformateur comprenant un enroulement primaire 2 et un enroulement secondaire 3. Le courant à mesurer Im circule dans l'enroulement secondaire. Un circuit d'excitation 4 excite le noyau magnétique 5 via l'enroulement primaire 2. Un circuit de mesure 6 réalise la mesure d'un courant résultant représentatif du courant à mesurer.
Un capteur de courant à vanne de flux utilise la propriété d'un matériau magnétique formant un noyau magnétique de se saturer à partir d'un certain niveau d'excitation magnétique. En référence à la figure 2, pour un champ magnétique H croissant, la pente de la fonction de transfert entre le champ magnétique H et l'induction magnétique B diminue grandement à partir d'une valeur dite de saturation du noyau magnétique. La valeur de saturation, sur la figure 2, correspond aux intervalles AH et AB .
Dans un capteur de courant à vanne de flux traditionnel, l'intégralité du courant à mesurer Im traverse une spire unique (enroulement secondaire traversant simplement le noyau magnétique) . Cette situation est acceptable pour les faibles courants (d'amplitude inférieure à IA par exemple) . Pour les courants plus importants, la difficulté technologique est majeure : le courant de démagnétisation doit avoir pour valeur la valeur du courant à mesurer divisée par le rapport de transformation avec l'enroulement de démagnétisation .
Le nombre de spires de l'enroulement de démagnétisation est limité par son encombrement et par l'inductance résultante. Plus l'inductance résultante est élevée, plus la vitesse du changement du courant de démagnétisation est limitée, et donc plus la bande passante du capteur en alternatif est limitée. Pour contrer cet effet, on a envisagé de diviser le courant à mesurer en un courant principal circulant en dehors du noyau magnétique et en un courant cible, fraction du courant principal et image du courant à mesurer. Pour cela, en référence à la figure 3, une solution possible consiste à utiliser un pont diviseur de courant 7. Cette idée semble triviale sur le principe mais ne l'est pas du tout du point de vue de sa réalisation. Le courant principal circule dans la première branche 8 du pont diviseur de courant 7 et le courant cible circule dans la deuxième branche 9.
Les documents WO 2020/002484 Al et WO 2020/002475 Al dévoilent un capteur de courant à vanne de flux qui a été conçu dans ce contexte.
Dans ces documents, on met à profit les propriétés de reproductibilité des caractéristiques électriques de plusieurs trous métallisés (vias) de même diamètre dans un même circuit imprimé. La réalisation des trous métallisés sur le circuit imprimé est très reproductible. La dispersion des résistances des trous métallisés est très réduite, à condition d'être vigilant dans le procédé de fabrication (conservation du foret de perçage pour l'ensemble des trous métallisés, etc.) .
En référence aux figures 4 et 5, on obtient de la sorte un diviseur de courant 10 comprenant deux branches 11, 12 chacune équivalente à une résistance shunt. La valeur absolue de chacune des résistances est mal connue mais le rapport entre ces résistances est lui connu de manière très précise.
Ainsi, par exemple, la réalisation d'une forêt de cent trous métallisés 13 permettra jusqu'à une division par cent du courant puisque l'intensité circulant dans chacun de ces trous métallisés sera identique par conception. Les trous métallisés 13a de la première branche 12 sont positionnés à l'extérieur du noyau 14. Les trous métallisés 13b de la deuxième branche 12 sont donc positionnés à l'intérieur du noyau 14.
Le courant à mesurer Im se divise donc en deux parties, la répartition se faisant par le rapport des nombres de trous métallisés 13 dans le circuit imprimé 15. Par exemple, pour un courant total de 10A, neuf trous sont alloués au passage du courant principal et un trou pour la mesure (courant cible) : on a ainsi un dixième du courant qui circule dans la deuxième branche et neuf dixièmes dans les trous externes.
On fabrique le diviseur de courant de la manière suivante. Le noyau magnétique 14 est simplement déposé entre une première couche conductrice 16 et une deuxième couche conductrice 17 (et donc dans la couche isolante 18 entre ces deux plans de cuivre 16, 17) , lors du processus de fabrication du circuit imprimé 15. Une fois l'ensemble des couches montées avec le noyau encapsulé, les trous sont réalisés à la perceuse puis métallisés. Les trous métallisés 13 s'étendent donc entre la première couche conductrice 16 et la deuxième couche conductrice 17. Le courant à mesurer rentre dans le diviseur de courant 10 par une piste 19 de la première couche conductrice 16 et en ressort par une piste 20 de la deuxième couche conductrice 17.
Cependant, deux difficultés ont été constatées dans ce capteur de courant à vanne de flux.
La première difficulté est la suivante.
La première branche 11 du diviseur de courant 10, dont la résistance est nettement inférieure à celle de la deuxième branche 12, provoque l'équivalent d'une charge proche du court-circuit sur le « transformateur » de mesure. Cette situation oblige l'excitation à être plus puissante pour que cette charge n'empêche pas la saturation du noyau magnétique. En pratique, l'impédance de la première branche 11 dans le domaine de fréquence d'excitation (quelques MHz) reste assez élevée, mais sa faiblesse reste néanmoins un handicap significatif .
La deuxième difficulté est la suivante. Elle concerne plus particulièrement le diviseur de courant. Un phénomène de pollution magnétique a été observé dans le circuit imprimé 15.
Comme on vient de le voir, la conception du diviseur de courant 10 consiste à faire circuler un fort courant dans une forêt de trous métallisés identiques.
En référence à la figure 6, la circulation de ce fort courant à travers la forêt de trous métallisés 13a génère localement un champ magnétique H1. La somme totale des champs magnétiques H1 générés par la forêt de trous métallisés 13a peut alors perturber le fonctionnement du capteur magnétique. Il est alors primordial de tenter d'annuler ou tout au moins de réduire les champs magnétiques générés par cette forêt.
OBJET
L'invention a pour objet de résoudre la première difficulté qui vient d'être évoquée.
RESUME
En vue de la réalisation de ce but, on propose un capteur de courant à vanne de flux, comportant :
- un premier noyau magnétique au travers duquel s'étend un conducteur de mesure sur lequel circule un courant cible, et un premier enroulement d' excitation qui est enroulé autour du premier noyau magnétique ;
- un deuxième noyau magnétique au travers duquel s'étend le conducteur de mesure, et un deuxième enroulement d' excitation qui est enroulé autour du deuxième noyau magnétique ;
- des composants d' excitation agencés pour produire une première tension d'excitation et l'appliquer sur le premier enroulement d' excitation, et pour produire une deuxième tension d'excitation et l'appliquer sur le deuxième enroulement d'excitation, la première tension d'excitation et la deuxième tension d'excitation étant des tensions identiques mais en opposition de phase ;
- des composants de mesure agencés pour produire une tension de sortie représentative du courant cible à partir d'une première tension de mesure représentative d'un premier courant résultant circulant dans le premier enroulement d'excitation et d'une deuxième tension de mesure représentative d'un deuxième courant résultant circulant dans le deuxième enroulement d'excitation.
Comme la première tension d'excitation et la deuxième tension d'excitation sont des tensions identiques mais en opposition de phase, les tensions induites dans les secondaires, c'est-à-dire dans les portions du conducteur de mesure passant respectivement au travers du premier noyau magnétique et au travers du deuxième noyau magnétique, sont les mêmes mais en opposition de phase, et donc avec une somme vectorielle nulle. Il n' y a donc aucune génération de courant dans le conducteur de mesure (et donc dans les branches du diviseur de courant si un diviseur de courant est utilisé) . Au niveau des enroulements d'excitation, l'influence des secondaires est équivalente à celle d'une charge ayant une impédance tendant vers l'infini (transformateurs à vide) . Le besoin en puissance d'excitation est donc minimisé.
On propose de plus un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit, dans lequel le premier noyau magnétique et le deuxième noyau magnétiques sont situés l ' un à côté de l ' autre et sont tous deux positionnés entre un premier plan et un deuxième plan qui sont parallèles , le conducteur de mesure passant par le premier plan, puis au travers du premier noyau magnétique j usqu' au deuxième plan, puis par le deuxième plan, puis au travers du deuxième noyau magnétique j usqu' au premier plan .
On propose de plus un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit , comportant un circuit imprimé comprenant une première couche conductrice s ' étendant dans le premier plan, une deuxième couche conductrice s ' étendant dans le deuxième plan, et une couche isolante située entre la première couche conductrice et la deuxième couche conductrice , le premier noyau magnétique et le deuxième noyau magnétique s ' étendant dans une épaisseur de la couche isolante , le premier enroulement d' excitation, le deuxième enroulement d' excitation et le conducteur de mesure comprenant des trous métallisés s ' étendant dans la couche isolante entre la première couche conductrice et la deuxième couche conductrice .
On propose de plus un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit , le capteur de courant à vanne de flux étant destiné à mesurer un courant à mesurer et comprenant un diviseur de courant agencé pour produire le courant cible à partir du courant à mesurer, le diviseur de courant comprenant une première branche et une deuxième branche qui est formée par le conducteur de mesure .
On propose de plus un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit , dans lequel : la première tension d' excitation comprend une première composante de fréquence f O , une première composante de fréquence 3 . f 0 et une première composante basse fréquence , et la première tension de mesure comprend en outre une première composante de fréquence 2.f0 ; la deuxième tension d'excitation comprend une deuxième composante de fréquence fO égale à l'opposée de la première composante de fréquence fO, une deuxième composante de fréquence 3.f0 égale à l'opposée de la première composante de fréquence 3.f0, une deuxième composante basse fréquence égale à la première composante basse fréquence, et la deuxième tension de mesure comprend en outre une deuxième composante de fréquence 2.f0 égale à l'opposée de la première composante de fréquence 2.f0.
On propose de plus un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit, dans lequel les composants d'excitation comprennent un transformateur à point milieu formant un déphaseur et comprenant un enroulement primaire, un premier enroulement secondaire, un deuxième enroulement secondaire et un point milieu entre le premier enroulement secondaire et le deuxième enroulement secondaire, une tension comprenant la première composante de fréquence fO et la première composante de fréquence 3.f0 étant appliquée sur l'enroulement primaire du transformateur à point milieu, une tension comprenant la première composante basse fréquence étant appliquée sur le point milieu du transformateur à point milieu, la première tension d'excitation étant ainsi générée sur le premier enroulement secondaire et la deuxième tension d' excitation étant générée sur le deuxième enroulement secondaire du transformateur à point milieu.
On propose de plus un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit, dans lequel les composants de mesure comprennent un amplificateur différentiel comprenant une première entrée sur laquelle est appliquée la première tension de mesure et une deuxième entrée sur laquelle est appliquée la deuxième tension de mesure.
On propose de plus un équipement électrique intégrant un capteur de courant à vanne de flux tel que précédemment décrit .
L' invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de mise en œuvre particulier non limitatif de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels :
[Fig. 1] la figure 1 représente un capteur de courant à vanne de flux de l'art antérieur ;
[Fig. 2] la figure 2 représente la courbe d'une fonction de transfert entre un champ magnétique et une induction magnétique ;
[Fig. 3] la figure 3 est une figure similaire à la figure 1, avec utilisation d'un diviseur de courant ;
[Fig. 4] la figure 4 représente une vue en coupe d'un circuit imprimé de l'art antérieur utilisé pour réaliser le capteur de la figure 3, selon un plan parallèle à l'épaisseur du circuit imprimé, et une vue de dessus du circuit imprimé ;
[Fig. 5] la figure 5 est aussi une vue de dessus du circuit imprimé, sur laquelle est représenté en plus le circuit d' excitation et de mesure ;
[Fig. 6] la figure 6 est une vue en coupe et en perspective du circuit imprimé de l'art antérieur, des trous métallisés du diviseur de courant et d'un noyau ;
[Fig. 7] la figure 7 représente un schéma électrique du capteur de courant à vanne de flux ;
[Fig. 8] la figure 8 représente deux noyaux magnétiques utilisés pour mettre en œuvre le capteur de courant à vanne de flux, et un conducteur de mesure les traversant ; [Fig. 9] la figure 9 est une vue en coupe et en perspective d'un circuit imprimé utilisé pour réaliser le diviseur de courant, et représente un agencement en peignes imbriqués ; [Fig. 10] la figure 10 est une vue de la première couche conductrice du circuit imprimé ;
[Fig. 11] la figure 11 est une vue de la deuxième couche conductrice du circuit imprimé ;
[Fig. 12] la figure 12 représente un premier via et un deuxième via adjacents ;
[Fig. 13] la figure 13 est une vue de dessus et en perspective d'une portion du circuit imprimé, sur laquelle un seul agencement en peignes imbriqués est visible, une partie de la première couche conductrice étant supprimée ;
[Fig. 14] la figure 14 est une vue en coupe et en perspective du circuit imprimé, sur laquelle on voit les deux agencements en peignes imbriqués et les deux noyaux ;
[Fig. 15] la figure 15 est une vue similaire à celle de la figure 13, sur laquelle sont visibles les deux agencements en peignes imbriqués.
DESCRIPTION DETAILLEE
En référence aux figures 7 et 8, le capteur de courant à vanne de flux 30 est utilisé pour mesurer un courant à mesurer Im. Le capteur de courant à vanne de flux 30 comprend un diviseur de courant 31 qui comprend une première branche 32 et une deuxième branche 33. Le courant d'entrée du diviseur de courant est le courant à mesurer Im qui se divise en un courant principal Ip qui circule dans la première branche 32 et en un courant cible le qui circule dans la deuxième branche 33. La résistance de la deuxième branche 33 est nettement plus élevée que celle de la première branche 32, de sorte que le courant cible le, image du courant à mesurer Im, a une amplitude nettement plus faible que celle du courant à mesurer Im (et que celle du courant principal
Ip) •
La deuxième branche 33 est donc un conducteur de mesure sur lequel circule le courant cible le.
Le capteur de courant à vanne de flux 30 comprend un premier noyau magnétique 34 et un deuxième noyau magnétique 35.
Le premier noyau magnétique 34 et le deuxième noyau magnétique 35 sont ici identiques et ont ici chacun une forme extérieure cylindrique, qui est ici de section circulaire. Les axes XI, X2 des noyaux 34, 35 sont donc ici des axes de révolution des noyaux. La forme des noyaux pourrait être différente, par exemple cylindrique à section carrée ou rectangulaire, ou bien torique.
Les axes XI et X2 sont parallèles.
Le premier noyau magnétique 34 et le deuxième noyau magnétique 35 sont positionnés « parallèlement » l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire en particulier que leurs faces supérieures s'étendent dans un même plan et que leurs faces inférieures s'étendent dans un même plan parallèle au précédent .
Le premier noyau magnétique 34 et le deuxième noyau magnétique 35 sont tous deux positionnés entre un premier plan PI et un deuxième plan P2 qui sont parallèles l'un à l'autre et qui sont perpendiculaires aux axes XI et X2 (et donc qui sont parallèles aux faces supérieures et inférieures des noyaux) .
Le conducteur de mesure 33 s'étend sur le premier plan PI, puis au travers du premier noyau magnétique 34 jusqu'au deuxième plan P2, puis s'étend sur le deuxième plan P2, puis au travers du deuxième noyau magnétique 35 jusqu'au premier plan PI. Ainsi, on voit sur la figure 8 que lorsque le premier noyau magnétique 34 et le deuxième noyau magnétique 35 sont positionnés horizontalement, le conducteur de mesure 33 descend et passe dans le trou central interne du premier noyau magnétique 34, puis remonte et passe dans le trou central interne du deuxième noyau magnétique 35. Le sens du passage du courant cible le est donc inversé dans les noyaux magnétiques .
Le capteur de courant à vanne de flux 30 comprend un circuit d'excitation et de mesure comprenant des composants d'excitation 37 et des composants de mesure 38.
Le circuit d' excitation et de mesure comprend une unité de traitement 39 qui appartient à la fois aux composants d'excitation 37 et aux composants de mesure 38.
L'unité de traitement 39 comprend au moins un composant de traitement 40 (par exemple un processeur, un microcontrôleur, un composant logique programmable tel qu'un FPGA (pour Field Programmable Gate Arrays) ou un AS IC (pour Application Specific Integrated Circuit) , etc.) et au moins une mémoire 41 intégrée dans ou reliée au composant de traitement 40. Au moins l'une de ces mémoires 41 forme un support d'enregistrement lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré au moins un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui conduisent l'unité de traitement 39 à exécuter les étapes du procédé de mesure qui sera décrit plus bas .
L'unité de traitement 39 comprend aussi un convertisseur numérique analogique 42 (qui appartient aux composants d'excitation 37) et un convertisseur analogique numérique 43 (qui appartient aux composants de mesure 38) .
Les composants d'excitation 37 comprennent un premier enroulement d'excitation 45 et un deuxième enroulement d'excitation 46. Le premier enroulement d'excitation 45 est enroulé autour du premier noyau magnétique 34 et le deuxième enroulement d'excitation 46 est enroulé autour du deuxième noyau magnétique 35. On obtient donc un premier transformateur 47 ayant pour enroulement primaire le premier enroulement d'excitation 45 et pour enroulement secondaire la première portion 48 du conducteur de mesure 33 qui s'étend au travers du premier noyau magnétique 34, et un deuxième transformateur 49 ayant pour enroulement primaire le deuxième enroulement d'excitation 46 et pour enroulement secondaire la deuxième portion 50 du conducteur de mesure 33 qui s'étend au travers du deuxième noyau magnétique 35.
Les composants d'excitation 37 comprennent de plus un premier amplificateur opérationnel 52, un deuxième amplificateur opérationnel 53, un troisième amplificateur opérationnel 54, et un transformateur à point milieu 55.
L'unité de traitement 39 pilote le convertisseur numérique analogique 42 pour que celui-ci produise une tension d'excitation primaire Va. La tension d'excitation primaire Va est amplifiée par le premier amplificateur opérationnel 52. La tension d'excitation primaire amplifiée Vb comprend une première composante H1 de fréquence fO, une première composante H3 de fréquence 3.f0 et une première composante DC basse fréquence.
La première composante H1 de fréquence fO est la composante principale d'excitation haute fréquence. La première composante H3 de fréquence 3.f0 est une légère excitation d'harmonique 3, que l'on cherche à annuler par l'effet du début de saturation des noyaux magnétiques. La première composante basse fréquence DC est une composante continue et basse fréquence visant à compenser l'effet du courant à mesurer Im (plus précisément ici du courant cible le) . La tension d'excitation primaire amplifiée Vb est appliquée en entrée du deuxième amplificateur opérationnel 53, qui forme un amplificateur de courant présentant un gain en tension unitaire. Une capacité 56 est montée en série avec la sortie du deuxième amplificateur opérationnel 53 et l'enroulement primaire 57 du transformateur à point milieu 55. Cette capacité 56 forme une liaison capacitive série, qui permet de supprimer la composante basse fréquence.
Le transformateur à point milieu 55 comprend, outre l'enroulement primaire 57, un premier enroulement secondaire 58, un deuxième enroulement secondaire 59 et un point milieu 60 entre le premier enroulement secondaire 58 et le deuxième enroulement secondaire 59.
La tension Vc comprenant la première composante H1 de fréquence fO et la première composante H3 de fréquence 3.f0, est appliquée sur une borne de l'enroulement primaire 57 du transformateur à point milieu 55, l'autre borne de l'enroulement primaire 57 étant reliée à la masse électrique.
Le troisième amplificateur opérationnel 54, les résistances 62, 63, 64 et les capacités 65, 66, 67 forment un filtre actif passe-bas du 3ème ordre.
La tension d'excitation primaire amplifiée est appliquée en entrée dudit filtre, ce qui permet de conserver la première composante basse fréquence et de supprimer les composantes haute-fréquence (Hl + H3) .
La tension Vd comprenant la première composante basse fréquence DC est appliquée sur le point milieu 60 du transformateur à point milieu 55.
Une première tension d'excitation Vel est ainsi générée sur la borne 67 du premier enroulement secondaire 58. Une deuxième tension d'excitation Ve2 est ainsi générée sur la borne 68 du deuxième enroulement secondaire 59. La première tension d'excitation Vel comprend une première composante H1 de fréquence fO, une première composante H3 de fréquence 3.f0 et une première composante basse fréquence DC. La deuxième tension d'excitation Ve2 comprend une deuxième composante -H1 de fréquence fO égale à l'opposée de la première composante H1 de fréquence fO, une deuxième composante -H3 de fréquence 3.f0 égale à l'opposée de la première composante H3 de fréquence 3.f0, une deuxième composante basse fréquence DC égale à la première composante basse fréquence DC.
La première tension d'excitation Vel et la deuxième tension d'excitation Ve2 sont donc des tensions identiques (même amplitude, même fréquence) mais en opposition de phase.
Le transformateur à point milieu 55 joue donc le rôle d'un déphaseur.
L' impédance vue au niveau du point milieu 60 sur les deux enroulements secondaires 58, 59 du transformateur 55 est nulle car les deux enroulements secondaires 58, 59 sont bobinés en sens opposé l'un par rapport à l'autre. Les flux engendrés sont identiques en amplitude et opposés en signe, ce qui se traduit par un flux magnétique nul (les impédances de charges sont considérées identiques donc les courants aussi) et donc une impédance nulle, donc un comportement de court-circuit (donc transmission directe sans perturbation de la tension basse fréquence) .
La première tension d'excitation Vel est appliquée sur la première borne 70 du premier enroulement d'excitation 45. La deuxième borne 71 du premier enroulement d'excitation est reliée à la masse via une première résistance 72.
La deuxième tension d'excitation Ve2 est appliquée sur la première borne 73 du deuxième enroulement d'excitation 46. La deuxième borne 74 du deuxième enroulement d'excitation 46 est reliée à la masse via une deuxième résistance 75.
Un premier courant résultant II circule dans le premier enroulement d'excitation 45 et produit une première tension de mesure Vml aux bornes de la première résistance 72, qui est représentative du premier courant résultant II. Un deuxième courant 12 résultant circule dans le deuxième enroulement d'excitation 46 et produit une deuxième tension de mesure Vm2 aux bornes de la deuxième résistance 75, qui est représentative du deuxième courant résultant 12.
La première tension de mesure Vml comprend la première composante H1 de fréquence fO, la première composante H3 de fréquence 3.f0, la première composante basse fréquence DC, ainsi qu'une première composante H2 de fréquence 2.f0.
La deuxième tension de mesure Vm2 comprend la deuxième composante -H1 de fréquence fO, la deuxième composante -H3 de fréquence 3.f0, la deuxième composante basse fréquence DC, ainsi qu'une deuxième composante -H2 de fréquence 2.f0 qui est égale à l'opposée de la première composante de fréquence 2.f0.
Les composantes basse-fréquence DC restent de même signe car elles sont émises en phase sur le premier enroulement d'excitation 45 et le deuxième enroulement d'excitation 46.
Les composants de mesure 38 produisent une tension de sortie Vs représentative du courant cible le (et donc du courant à mesurer Im) à partir de la première tension de mesure Vml et de la deuxième tension de mesure Vm2.
Les composants de mesure 38 comprennent un dispositif d'amplificateur de mesure à trois amplificateurs opérationnels : un premier amplificateur opérationnel 80, un deuxième amplificateur opérationnel 81 et un troisième amplificateur opérationnel 82. Le troisième amplificateur opérationnel 82 est un amplificateur différentiel d'instrumentation. Les composants de mesure comprennent aussi un quatrième amplificateur opérationnel 83.
Le premier amplificateur opérationnel 80 a son entrée non inverseuse connectée à la première résistance 72 et son entrée inverseuse qui boucle sur sa sortie. La première tension de mesure Vml est donc appliquée sur l'entrée non inverseuse du premier amplificateur opérationnel 80.
La sortie du premier amplificateur opérationnel 80 est connectée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 82 via la résistance 84.
L'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 82 boucle sur sa sortie via la résistance 85.
Le deuxième amplificateur opérationnel 81 a son entrée non inverseuse connectée à la deuxième résistance 75 et son entrée inverseuse qui boucle sur sa sortie. La deuxième tension de mesure Vm2 est donc appliquée sur l'entrée non inverseuse du deuxième amplificateur opérationnel 81.
La sortie du deuxième amplificateur opérationnel 81 est connectée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel 82 via la résistance 86. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel 82 est connectée à la masse via la résistance 87.
La sortie du premier amplificateur opérationnel 80 est connectée à l'entrée non inverseuse du quatrième amplificateur opérationnel 83 via la résistance 87. La sortie du deuxième amplificateur opérationnel 81 est connectée à l'entrée non inverseuse du quatrième amplificateur opérationnel 83 via la résistance 88. La sortie de l'amplificateur différentiel 82 est connectée à l'entrée inverseuse du quatrième amplificateur opérationnel 83 via la résistance 89.
L'entrée inverseuse du quatrième amplificateur opérationnel 83 boucle sur sa sortie via la résistance 90.
Le premier amplificateur opérationnel 80 et le deuxième amplificateur opérationnel 81 jouent le rôle de tampons d'entrée non inverseurs.
La tension de sortie Vf de l'amplificateur différentiel 82 est : -2 (Hl + H3 + H2 ) .
Le quatrième amplificateur opérationnel 83 a sur son entrée non inverseuse la première composante DC basse fréquence (multiplié par 2) et donc sur son entrée inverseuse -2 (Hl + H3 + H2) .
On a donc en sortie du quatrième amplificateur opérationnel 83 la tension de sortie Vs :
2 (Hl + H3 + DC + H2) .
Le convertisseur analogique numérique 43 numérise la tension de sortie Vs et fournit la tension de sortie numérisée à l'unité de traitement 39.
L'unité de traitement 39 récupère la première composante H2 de fréquence 2.f0 et la première composante H3 de fréquence 3.f0.
La première composante H2 de fréquence 2.f0 est représentative du courant à mesurer Im.
Elle est aussi utilisée pour produire et asservir les courants de démagnétisation qui permettent de compenser les flux magnétiques produits par le courant cible le dans le premier noyau 34 et le deuxième noyau 35.
Le capteur de courant à vanne de flux 30 met aussi en œuvre un asservissement pour asservir la tension d'excitation primaire Va de manière à annuler la composante de fréquence 3.f0 du premier courant résultant II et la composante de fréquence 3.f0 du deuxième courant résultant 12, ce qui correspond à un point de fonctionnement optimal du capteur de courant à vanne de flux 30. Le point de fonctionnement optimal correspond au coude 92 de la fonction de transfert entre le champ magnétique H et l'induction magnétique B visible sur la figure 2. Le point de fonctionnement optimal correspond à un gain maximum du capteur de courant à vanne de flux.
Le capteur de courant à vanne 30 de flux présente les avantages suivants.
Comme le premier transformateur 47 et le deuxième transformateur 49 sont câblés de la même manière, les tensions induites sur les deux secondaires (les deux portions du conducteur de mesure 33 qui passent l'une au travers du premier noyau magnétique 34, l'autre au travers du deuxième noyau magnétique 35) sont les mêmes mais en opposition de phase, donc avec une somme vectorielle nulle. Il n'y a donc aucune création de courant dans le conducteur de mesure.
De ce fait, les excitations émises sur les deux enroulements primaires voient des impédances tendant vers l'infini (transformateurs à vide) . Seuls les flux magnétiques émis par les courants à mesurer viennent modifier le point de fonctionnement de l'excitation H1 sur la courbe B=f (H) de la figure 2.
On note de plus que cela élimine aussi toute injection de signal à la fréquence fO (Hl) sur la ligne de puissance, ce qui est favorable pour limiter les perturbations électriques conduites.
En réalisant une mesure différentielle au pied de chaque transformateur, le capteur 30 est désensibilisé aux champs extérieurs car les deux noyaux magnétiques subissent les mêmes perturbations.
Le capteur de courant à vanne de flux 30 présente aussi l'avantage supplémentaire suivant. La comparaison entre les composantes DC primaire et DC secondaire permet de détecter les dérives du système analogique.
En référence aux figures 9 à 11, le capteur de courant à vanne de flux 30 comporte un circuit imprimé 100. Le circuit imprimé 100 peut être celui sur lequel sont montés les composants qui viennent d'être décrits, mais pas nécessairement, il peut aussi s'agir d'un circuit imprimé distinct .
Le circuit imprimé 100 comprend une première couche conductrice 101 qui s'étend ici dans le premier plan PI précédemment évoqué, une deuxième couche conductrice 102 qui s'étend dans le deuxième plan P2 précédemment évoqué, et une couche isolante 103 qui s'étend entre la première couche conductrice 101 et la deuxième couche conductrice 102.
Le premier noyau magnétique 34 et le deuxième noyau magnétique 35 s'étendent dans la couche isolante 103 (seul le premier noyau magnétique 34 est visible sur la figure 9) .
Les enroulements primaires 45, 46 du premier transformateur 47 et du deuxième transformateur 49, ainsi que les branches 32, 33 du diviseur de courant 31, comprennent des trous métallisés s'étendant dans la couche isolante 103 entre la première couche conductrice 101 et la deuxième couche conductrice 102.
Le premier enroulement d'excitation 45 et le deuxième enroulement d'excitation 46 comprennent des trous métallisés (non représentés pour plus de clarté) s'étendant dans la couche isolante 103 entre la première couche conductrice 101 et la deuxième couche conductrice 102. La première branche 32 du diviseur de courant 31 comprend des trous métallisés 105 s ' étendant dans la couche isolante 103 entre la première couche conductrice 101 et la deuxième couche conductrice 102 .
La deuxième branche 33 du diviseur de courant 31 comprend aussi un ou des trous métallisés 106 s ' étendant dans la couche isolante 103 entre la première couche conductrice 101 et la deuxième couche conductrice 102 .
On s ' intéresse maintenant plus particulièrement au diviseur de courant 31 .
Le diviseur de courant 31 comprend donc le circuit imprimé 100 qui comprend la première couche conductrice 101 , la deuxième couche conductrice 102 , la couche isolante 103 s ' étendant entre la première couche conductrice 101 et la deuxième couche conductrice 102 , et des trous métallisés 105 , 106 s ' étendant dans la couche isolante 103 et formant la première branche 32 du diviseur de courant 31 dans laquelle circule le courant principal Ip et la deuxième branche 33 du diviseur de courant 31 dans laquelle circule le courant cible le .
Comme on le voit sur les figures 10 et 11 , la première couche isolante 101 comprend une première surface 107 et une deuxième surface 108 , qui sont isolées électriquement l ' une de l ' autre . La deuxième couche conductrice 102 comporte elle aussi une première surface 109 et une deuxième surface 110 , qui sont isolées électriquement l ' une de l ' autre .
Le courant à mesurer Im rentre dans le diviseur de courant 31 en circulant sur la première surface 107 de la première couche conductrice 101 , et ressort sur la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101 .
Le nombre de trous métallisés 105 de la première branche 32 du diviseur de courant 31 est beaucoup plus élevé que le nombre de trous métallisés 106 de la deuxième branche 33 , ce qui permet d' augmenter dans le diviseur de courant 31 le ratio entre la résistance de la deuxième branche 33 et celle de la première branche 32 , et donc de réduire le courant qui circule dans la deuxième branche 33 ( courant cible le image du courant à mesurer Im) .
La première branche 32 du diviseur de courant 31 comprend des premiers trous métallisés 105a s ' étendant entre la première surface 107 de la première couche conductrice 101 et la première surface 109 de la deuxième couche conductrice 102 , et des deuxièmes trous métallisés 105b s ' étendant entre la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101 et la première surface 109 de la deuxième couche conductrice 102 . La deuxième branche comprend au moins un troisième trou métallisé 106a s ' étendant entre la première surface de la première couche conductrice
101 et la deuxième surface de la deuxième couche conductrice
102 .
En référence à la figure 12 , chaque premier trou métallisé 105a est adj acent à un deuxième trou métallisé 105b, c' est-à-dire que le trou métallisé le plus proche d' un premier trou métallisé 105a est un deuxième trou métallisé 105b .
Ainsi , les trous métallisés 105 de la première branche comportent des couples de trous métallisés adj acents , comprenant chacun un premier trou métallisé 105a et un deuxième trou métallisé 105b . Le courant principal Ip, circulant dans la première branche 32 , circule dans un premier sens dans chaque premier trou métallisé 105a ( et crée localement un champ magnétique Hl l ) , et dans un deuxième sens opposé au premier sens dans chaque deuxième trou métallisé 105b ( et crée localement un champ magnétique H12 ) . Par conséquent , la forêt de trous métallisés de la première branche 32 est agencée de sorte qu' un trou métallisé (premier trou métallisé 105a par exemple ) faisant circuler le courant dans un sens a, à proximité immédiate , un autre trou métallisé ( deuxième trou métallisé 105b dans cet exemple ) faisant circuler le courant dans l ' autre sens . On obtient donc une annulation du champ magnétique résultant , car les courants circulant à l ' intérieur du premier trou métallisé 105a et du deuxième trou métallisé 105b sont identiques au signe près .
Ici , comme cela est visible sur les figures 10 , 13 et 14 , au moins une portion de la première surface 107 de la première couche conductrice 101 et une portion de la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101 sont agencées selon un agencement en peignes imbriqués comportant un premier peigne 111 comprenant au moins une première dent 112 appartenant à la première surface 107 de la première couche conductrice 101 et depuis laquelle s ' étend des premiers trous métallisés 105a de la première branche 32 du diviseur de courant 31 , et un deuxième peigne 114 comprenant au moins une deuxième dent 115 appartenant à la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101 et depuis laquelle s ' étendent des deuxièmes trous métallisés 105b de la première branche 32 .
Les peignes représentés ici comprennent chacun cinq dents . Cinq trous métallisés s ' étendent depuis chaque dent .
L' agencement en peignes imbriqués comprend au moins un couple de dents adj acentes comprenant une première dent 112 et une deuxième dent 115 , c' est-à-dire que la dent la plus proche de chaque première dent 112 est une deuxième dent 115 parallèle à ladite première dent 112 . Chaque première dent 112 appartient donc à la première surface 107 de la première couche conductrice 101. Cinq premiers trous métallisés 105a s'étendent ici depuis ladite première dent 112 jusqu'à la première surface 109 de la deuxième couche conductrice 102. De même, chaque deuxième dent 115 appartient à la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101. Cinq deuxième trous métallisés 105b s'étendent ici depuis ladite deuxième dent 115 jusqu'à la première surface 109 de la deuxième couche conductrice 108.
On voit donc que chaque premier trou métallisé 105a d'une première dent 112 est adjacent à un deuxième trou métallisé 105b d'une deuxième dent 115, et inversement.
Ici, comme on l'a compris, la deuxième branche 33 du diviseur de tension 31 est un conducteur de mesure sur lequel circule le courant cible le qui est mesuré par le capteur de courant à vanne de flux 30. Comme on l'a vu, en référence aux figures 14 et 15, le capteur de courant à vanne de flux 30 comporte deux noyaux magnétiques : un premier noyau magnétique 34 appartenant à un premier transformateur 47 et un deuxième noyau magnétique 35 appartenant à un deuxième transformateur 49.
La première banche 32 se trouve à l'extérieur des noyaux magnétiques 34, 35. La deuxième branche 33 comprend une première portion 48 se trouvant à l'intérieur du premier noyau magnétique 34 pour former une spire unique de l'enroulement secondaire du premier transformateur 47, et une deuxième portion 50 se trouvant à l'intérieur du deuxième noyau magnétique 35 pour former une spire unique de l'enroulement secondaire du deuxième transformateur 49.
L'agencement de diviseur de courant qui vient d'être décrit est donc présent non pas une mais deux fois dans le circuit imprimé 100 du capteur de courant à vanne de flux 30.
Le capteur de courant à vanne de flux 30 comprend donc deux agencements en peignes imbriqués. La deuxième branche 33 du diviseur de courant 31 comprend donc au moins un troisième trou métallisé 106a et au moins un quatrième trou métallisé 106b.
Le au moins un troisième trou métallisé 106a s'étend entre la première surface 107 de la première couche conductrice 101 et la deuxième surface 110 de la deuxième couche conductrice 102, le au moins un troisième trou métallisé 106a étant positionné à l'intérieur du premier noyau magnétique 34. On a ici un seul troisième trou métallisé 106a.
Le au moins un quatrième trou métallisé 106b s'étend entre la deuxième surface 110 de la deuxième couche conductrice 102 et la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101, le au moins un quatrième trou métallisé 106b étant positionné à l'intérieur du deuxième noyau magnétique 35. On a ici un seul quatrième trou métallisé 106b.
Par conséquent, le troisième trou métallisé 106a et le quatrième trou métallisé 106b sont au même potentiel. Ces trous métallisés 106a, 106b sont reliés par la deuxième surface 110 de la deuxième couche conductrice 102. Cette deuxième surface 110 est entourée par la première surface 109, et a ici par exemple la forme d'un rectangle (figure 14) , ou bien d'un rectangle dont les largeurs sont des demi- cercles qui s'étendent vers l'extérieur du rectangle (figures 11 et 15) . On a ainsi une continuité électrique du conducteur de mesure via la deuxième surface 110 de la deuxième couche conductrice 102 .
Le courant cible le circule sur la première surface 107 de la première couche conductrice 101 , dans le troi sième trou métallisé 106a, sur la deuxième surface 110 de la deuxième couche conductrice 102 , dans le quatrième trou métallisé 106b, et sur la deuxième surface 108 de la première couche conductrice 101 .
Afin de limiter les champs générés par les trous métallisés avec la fonction de division de courant , on a donc deux groupes de diviseurs de courant situés de part et d' autre des noyaux avec des réseaux en peigne permettant d' annuler localement le flux émis par chacun des trous métallisés du diviseur .
On note que l ' on retrouve bien la configuration de la figure 8 : lorsque le circuit imprimé 100 et donc le premier noyau magnétique 34 et le deuxième noyau magnétique 35 sont positionnés hori zontalement , le courant cible le circule de haut en bas dans le premier noyau magnétique 34 , et de bas en haut dans le deuxième noyau magnétique 35 .
Bien entendu, l ' invention n' est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l ' invention tel que défini par les revendications .
Le capteur de courant à vanne de flux décrit ici intègre un diviseur de courant . Cependant , le capteur de courant à vanne de flux pourrait être mis en œuvre sans diviseur de courant . De même , le diviseur de courant n' est pas nécessairement intégré dans un capteur de courant à vanne de flux . L'équipement électrique intégrant le capteur de courant à vanne de flux et/ou le diviseur de courant est possiblement intégré dans un système d'un aéronef, mais pas nécessairement .
Les composants d'excitation et les composants de mesure du capteur de courant à vanne de flux pourraient être différents de ceux décrits ici.
Le diviseur de courant n'est pas nécessairement intégré dans un capteur de courant à vanne de flux mais pourrait être intégré dans un autre dispositif électrique. Cet autre dispositif électrique est par exemple un transformateur de courant. Il pourrait aussi s'agir d'un dispositif électrique qui ne réalise pas de mesures mais qui nécessite une division de courant (circuit d'alimentation, de protection, etc.) . Le courant d'entrée Im du diviseur de courant n'est donc pas dans ce cas un courant « à mesurer ».
Le dispositif électrique intégrant le diviseur de courant peut ne pas comporter de noyau magnétique, ou bien peut comporter un nombre de noyaux magnétiques différent de deux (un seul noyau par exemple) . Si le dispositif électrique comporte un seul noyau, la deuxième branche du diviseur de courant comprend uniquement le ou les troisièmes trous métallisés (106a) .
Les trous métallisés de la deuxième branche du diviseur de courant forment ici un enroulement secondaire, mais ils pourraient former en enroulement primaire. C'est par exemple le cas si le dispositif électrique est un transformateur de courant destiné à mesurer le courant cible (et donc le courant à mesurer) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur de courant à vanne de flux (30) , comportant :
- un premier noyau magnétique (34) au travers duquel s'étend un conducteur de mesure (33) sur lequel circule un courant cible (le) , et un premier enroulement d'excitation (45) qui est enroulé autour du premier noyau magnétique ;
- un deuxième noyau magnétique (35) au travers duquel s'étend le conducteur de mesure, et un deuxième enroulement d'excitation (46) qui est enroulé autour du deuxième noyau magnétique ;
- des composants d'excitation (37) agencés pour produire une première tension d'excitation (Vel) et l'appliquer sur le premier enroulement d' excitation, et pour produire une deuxième tension d'excitation (Ve2) et l'appliquer sur le deuxième enroulement d'excitation, la première tension d'excitation et la deuxième tension d'excitation étant des tensions identiques mais en opposition de phase ;
- des composants de mesure (38) agencés pour produire une tension de sortie (Vs) représentative du courant cible à partir d'une première tension de mesure (Vml) représentative d'un premier courant résultant (II) circulant dans le premier enroulement d'excitation et d'une deuxième tension de mesure (Vm2) représentative d'un deuxième courant résultant (12) circulant dans le deuxième enroulement d'excitation.
2. Capteur de courant à vanne de flux selon la revendication 1, dans lequel le premier noyau magnétique (34) et le deuxième noyau magnétiques (35) sont situés l'un à côté de l'autre et sont tous deux positionnés entre un premier plan (PI) et un deuxième plan (P2) qui sont parallèles, le conducteur de mesure s'étendant sur le premier plan, puis au travers du premier noyau magnétique jusqu'au deuxième plan, puis s'étendant sur le deuxième plan, puis au travers du deuxième noyau magnétique jusqu'au premier plan.
3. Capteur de courant à vanne de flux selon la revendication 2, comportant un circuit imprimé (100) comprenant une première couche conductrice (101) s'étendant dans le premier plan (PI) , une deuxième couche conductrice (102) s'étendant dans le deuxième plan (P2) , et une couche isolante (103) située entre la première couche conductrice et la deuxième couche conductrice, le premier noyau magnétique et le deuxième noyau magnétique s'étendant dans une épaisseur de la couche isolante, le premier enroulement d'excitation, le deuxième enroulement d' excitation et le conducteur de mesure (33) comprenant des trous métallisés (105, 106) s'étendant dans la couche isolante entre la première couche conductrice et la deuxième couche conductrice.
4. Capteur de courant à vanne de flux selon l'une des revendications précédentes, le capteur de courant à vanne de flux étant destiné à mesurer un courant à mesurer (Im) et comprenant un diviseur de courant (31) agencé pour produire le courant cible (le) à partir du courant à mesurer (Im) , le diviseur de courant comprenant une première branche (32) et une deuxième branche (33) qui est formée par le conducteur de mesure.
5. Capteur de courant à vanne de flux selon l'une des revendications précédentes, dans lequel : la première tension d'excitation (Vel) comprend une première composante (Hl) de fréquence fO, une première composante (H3) de fréquence 3.f0 et une première composante basse fréquence (DC) , et la première tension de mesure (Vml) comprend en outre une première composante (H2) de fréquence 2.f0 ; la deuxième tension d'excitation (Ve2) comprend une deuxième composante (-H1) de fréquence fO égale à l'opposée de la première composante de fréquence fO, une deuxième composante (-H3) de fréquence 3.f0 égale à l'opposée de la première composante de fréquence 3.f0, une deuxième composante basse fréquence (DC) égale à la première composante basse fréquence, et la deuxième tension de mesure (Vm2) comprend en outre une deuxième composante (-H2) de fréquence 2.f0 égale à l'opposée de la première composante de fréquence 2.f0.
6. Capteur de courant à vanne de flux selon la revendication 5, dans lequel les composants d'excitation (37) comprennent un transformateur à point milieu (55) formant un déphaseur et comprenant un enroulement primaire (57) , un premier enroulement secondaire (58) , un deuxième enroulement secondaire (59) et un point milieu (60) entre le premier enroulement secondaire et le deuxième enroulement secondaire, une tension (Vc) comprenant la première composante de fréquence fO et la première composante de fréquence 3.f0 étant appliquée sur l'enroulement primaire du transformateur à point milieu, une tension (Vd) comprenant la première composante basse fréquence étant appliquée sur le point milieu du transformateur à point milieu (55) , la première tension d'excitation (Vel) étant ainsi générée sur le premier enroulement secondaire (58) et la deuxième tension d'excitation (Ve2) étant générée sur le deuxième enroulement secondaire (59) du transformateur à point milieu (55) .
. Capteur de courant à vanne de flux selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les composants de mesure (38) comprennent un amplificateur différentiel (82) comprenant une première entrée sur laquelle est appliquée la première tension de mesure (Vml) et une deuxième entrée sur laquelle est appliquée la deuxième tension de mesure (Vm2) .
8. Equipement électrique intégrant un capteur de courant à vanne de flux selon l'une des revendications précédentes.
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