Capteurs et transducteurs de tension
principe de mesure et caractéristiques

Types et fonction des capteurs de tension 

les capteurs de tension se divisent en deux familles :
- Les capteurs de tension passifs, sans traitement du signal, incluant : les diviseurs résistifs, les diviseurs capacitifs, les transformateurs de potentiel (TP)
- Les capteurs de tension actifs (transducteur de tension), incluant : les Capteurs de tension à effet Hall et les transducteurs de tension électroniques.

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La fonction principale d'un capteur de tension est d'abaisser le niveau de tension à mesurer pour qu'il soit compatible avec les systèmes de mesure, tel que les automates industriels ou les cartes électroniques d'acquisitions.

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La deuxième fonction est d'assurer l'isolation entre le circuit primaire (haute tension) et le circuit secondaire de mesure (basse tension). L'isolation galvanique est essentielle pour garantir la sécurité des utilisateurs et des équipements.
Elle évite également la formation de boucles de masse qui pourraient entraîner des erreurs de mesure et des interférences indésirables.

L'isolation peut néanmoins, dans certain cas spécifiques, être réalisée en aval par le système d'acquisition lorsque le capteur choisi n'est pas isolé, moyennant le respect des précautions relative à la sécurité.

Pont diviseur de tension résistif : 

- Le pont résistif offre une précision du rapport de division très élevée, de l'ordre de 0.1%, avec une très grande stabilité de ce ratio en température et à long terme.

Ces caractéristiques font qu'il est principalement utilisé dans les applications de laboratoire d'essais ou sur des bancs de test de mesure.

Il fonctionne indépendamment en continu et en alternatif, avec une bande passante très élevée. Par contre, comme il n'assure pas l'isolation du circuit de mesure,

des précautions doivent être prisent vis-à-vis des aspects de sécurité.
Une attention particulière doit être apportée à l'instrument de mesure connecté en sortie du pont diviseur pour ne pas altérer la précision, l'impédance de sortie du diviseur étant relativement importante, une impédance d'entrée trop faible de l'appareil de mesure provoque un affaiblissement du signal de sortie du pont (il faut respecter un rapport de mille entre la résistance de sortie du pont diviseur et l'impédance d'entrée de l'appareil de mesure).

Diviseurs de Tension Capacitifs :
Ces capteurs utilisent un pont diviseur à condensateurs pour réduire la tension à mesurer à un niveau adapté pour le circuit d'acquisition. (sur le même principe que les diviseurs résistifs). Ils sont essentiellement utilisés dans les systèmes de distribution d'énergie moyenne tension ou haute tension. À la différence des ponts résistifs, ils ne fonctionnent qu'en alternatif, par contre, ils sont bien adaptés aux hautes tensions pour des raisons de tenue diélectrique de la capacité de mesure primaire. L'impédance de sortie de ce type de capteur étant relativement élevée, il nécessite une électronique dédié pour le traitement du signal. 

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Transformateur de potentiel :

Les transformateurs de potentiel, ou transformateurs de tension, sont très utilisés dans l'industrie pour fournir des signaux de mesure standardisé à des instruments tels que les voltmètres, les relais de protection, les wattmètres et les compteurs d'énergie.
(le signal de sortie et généralement de 100Vac dans les applications industrielles)

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Ils assurent l'adaptation de la tension par un ratio prédéfini (rapport de transformation proportionnel au rapport des enroulements primaire et secondaire) et l'isolation galvanique entre le primaire et le circuit de mesure. La bande passante est limitée aux fréquences industrielle 50Hz / 60Hz et éventuellement 400Hz (Militaire, aéronautique et marine) pour lesquels ils assurent une bonne précision, mais leurs performances se dégradent pour un usage avec des variateurs de vitesse ou des convertisseurs de fréquence (MLi, PWM),

il en résulte un déphasage et un affaiblissement du signal.

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Capteur de tension à effet hall :

Le capteur de tension à effet hall, ou transducteur de tension, réuni un grand nombre d'avantages, c'est pourquoi il est largement utilisé dans l'industrie, le ferroviaire et l'automobile.

- Il offre une grande robustesse aux perturbations électriques (pas de composant actif en entrée), une réalisation par enrobage en résine le rendant relativement insensible aux conditions environnementales (humidité et poussières) lui conférant un MTBF élevé.

- Le poids et l'encombrement est nettement inférieur aux transformateurs de potentiel, permettant une meilleure intégration avec un design compact et une réduction des couts.
- Il permet la mesure de tension continues, alternatives ou pulsées, avec un temps de réponse court et une bande passante est élevée.
- Il assure l'isolation galvanique avec une tenue diélectrique et une résistance d'isolation élevée.
- Le signal de sortie peut être instantané (image de la forme d'onde) ou faire l'objet d'un traitement du signal (mesure de la valeur efficace ou filtrage) avec une sortie bas niveau standardisé 4-20mA ou 0-10V

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