FR2470387A1 - MEASUREMENT TRANSFORMER FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD, PARTICULARLY GENERATED BY A MEASUREMENT CURRENT - Google Patents

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FR2470387A1 FR8024982A FR8024982A FR2470387A1 FR 2470387 A1 FR2470387 A1 FR 2470387A1 FR 8024982 A FR8024982 A FR 8024982A FR 8024982 A FR8024982 A FR 8024982A FR 2470387 A1 FR2470387 A1 FR 2470387A1
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    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices
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Abstract

TRANSFORMATEUR DE MESURE DE CHAMPS MAGNETIQUES. CE TRANSFORMATEUR DE MESURE EST CONSTITUE PAR AU MOINS UNE PELLICULE MAGNETIQUE MAGNETORESISTANTE 1 JOUANT LE ROLE DE COMPARATEUR DE CHAMPS MAGNETIQUES, PAR UNE BOBINE MAGNETIQUE 2 CONDUISANT UN COURANT DE PREMAGNETISATION DE SENS ALTERNES ET PAR UN CONDUCTEUR PLAT CONDUISANT UN COURANT DE MESURE. LA RESISTANCE DE LA PELLICULE MAGNETIQUE 1 VARIE BRUSQUEMENT LORS DU PASSAGE PAR ZERO DU CHAMP MAGNETIQUE EXTERIEUR TANDIS QUE L'INSTANT AUQUEL SE PRODUIT CETTE VARIATION DE RESISTANCE REPRESENTE UNE MESURE DU COURANT DE MESURE. LA PELLICULE MAGNETIQUE 1 EST DISPOSEE SUR UNE PLAQUETTE SEMI-CONDUCTRICE 5 QUI REPRESENTE UN CIRCUIT INTEGRE MONOLITHIQUE. LE TRANSFORMATEUR DE MESURE PEUT ETRE FABRIQUE EN SERIE PAR UNE TECHNOLOGIE CLASSIQUE DE FABRICATION DE CIRCUITS INTEGRES. APPLICATION A LA MESURE DE L'ENERGIE ELECTRIQUE.MAGNETIC FIELD MEASUREMENT TRANSFORMER. THIS MEASURING TRANSFORMER CONSISTS OF AT LEAST ONE MAGNETORESISTANT MAGNETIC FILM 1 ACTING THE ROLE OF MAGNETIC FIELD COMPARATOR, BY A MAGNETIC COIL 2 CONDUCTING A PRE-MAGNETIZATION CURRENT IN ALTERNATE DIRECTIONS AND BY A FLAT CONDUCTOR CONDUCTING A MEASURING CURRENT. THE RESISTANCE OF MAGNETIC FILM 1 VARIES Suddenly WHEN THE EXTERIOR MAGNETIC FIELD GOES THROUGH ZERO WHILE THE INSTANT AT WHICH THIS VARIATION IN RESISTANCE OCCURS REPRESENTS A MEASUREMENT OF THE MEASURING CURRENT. MAGNETIC FILM 1 IS ARRANGED ON A SEMI-CONDUCTIVE PLATE 5 WHICH REPRESENTS AN INTEGRATED MONOLITHIC CIRCUIT. THE MEASURING TRANSFORMER CAN BE MANUFACTURED IN SERIES BY A CLASSIC TECHNOLOGY OF MANUFACTURING OF INTEGRATED CIRCUITS. APPLICATION TO THE MEASUREMENT OF ELECTRICAL ENERGY.

Description

La présente invention concerne un trans-The present invention relates to a trans-

formateur de mesure pour la mesure d'un champ magnéti-  measuring instrument for measuring a magnetic field

que, en particulier engendré par un courant de mesure,  that, especially generated by a measuring current,

transformateur de mesure qui comporte une bobine ma-  measuring transformer which has a magnetic coil

gnétique conduisant un courant de prémagnétisation de  genetics driving a current of premagnetization of

sens alternés, et un comparateur de champs magnéti-  alternate directions, and a magnetic field comparator

ques, constitué par au moins une pellicule magnétique  consisting of at least one magnetic film

anisotrope en matériau magnétorésistant ferromagnéti-  anisotropic material of magneto-resistant ferromagnetic material

que, connectée à une source de courant et exposée à  that, connected to a power source and exposed to

un champ magnétique extérieur qui correspond à la som-  an external magnetic field which corresponds to the

me du champ magnétique à mesurer et du champ de pré-  of the magnetic field to be measured and the field of

magnétisation engendré par le courant de prémagnétisa-  magnetization generated by the current of premagnetization

tion, de telle manière que la pellicule magnétique soit commutée par le champ extérieur le long de son axe d'alimentation facile alternativement dans les deux sens de saturation et qu'approximativement à chaque  in such a way that the magnetic film is switched by the external field along its easy feed axis alternately in both directions of saturation and that approximately

passage par zéro du champ extérieur, la résistance élec-  zero crossing of the external field, the electrical resistance

trique de ladite pellicule varie brusquement de sorte  the film of said film varies abruptly so

que l'instant auquel se produit cette variation de ré-  that the moment at which this variation of

sistance représente une mesure de la valeur absolue et  is a measure of the absolute value and

du signe du champ magnétique à mesurer.  the sign of the magnetic field to be measured.

Un transformateur de mesure de ce type est connu d'après la demande de brevet britannique GB 2 000 873 A. Dans ce document, il est mentionné que la direction magnétique préférentielle de la pellicule magnétique, c'està-dire son axe d'aimantation facile, peut être parallèle ou perpendiculaire à la direction du champ magnétique extérieur, ou encore être inclinée d'un angle, par exemple de 45 , par rapport à cette direction. Comme bobine magnétique propre à engendrer le champ de prémagnétisation, il est prévu dans le document ci-dessus cité une bobine plate en ruban ou  A measuring transformer of this type is known from British Patent Application GB 2 000 873 A. In this document, it is mentioned that the preferential magnetic direction of the magnetic film, ie its axis of magnetization easy, may be parallel or perpendicular to the direction of the external magnetic field, or be inclined at an angle, for example 45, relative to this direction. As a magnetic coil capable of generating the field of premagnetization, it is provided in the aforementioned document cited a flat ribbon coil or

en fil ou encore une couche de cuivre en spirale réali-  in wire or a layer of spiral copper made

sée à la manière d'un circuit imprimé gravéo  in the manner of an engraved circuit board

L'invention a pour objet de créer un monta-  The object of the invention is to create a mountain

ge du transformateur de mesure, qui peut être réalisé par des procédés de production en série modernes et  measurement transformer, which can be realized by modern mass production processes and

avec de faibles coûts de fabrication.  with low manufacturing costs.

À cet effet, suivant l'invention, le com-  For this purpose, according to the invention, the

parateur de champs magnétiques est disposé sur une plaquette semiconductrice, qui représente un circuit  magnetic field parser is arranged on a semiconductor wafer, which represents a circuit

intégré monolithique.monolithic integrated.

L'invention sera mieux comprise à la lec-  The invention will be better understood by reading

ture de la description détaillée qui suit et à l'exa-  detailed description which follows and

men des dessins joints qui en représentent, à titre  attached drawings which represent

d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution.  non-limiting examples, some forms of execution.

Sur ces dessins qui ne sont pas tracés à l'échelle: - la figure 1 est une représentation de principe d'un transformateur de mesure; - les figures 2 et 3 représentent chacune en coupe un transformateur de mesure;  In these drawings which are not drawn to scale: FIG. 1 is a basic representation of a measuring transformer; - Figures 2 and 3 each show in section a measuring transformer;

- la figure 4 représente un transforma-  FIG. 4 represents a transformation

teur de mesure muni d'un conducteur de mesure; - la figure 5 est un schéma de principe d'un compteur d'électricité statique comportant un transformateur de mesure; - la figure 6 est une vue en coupe d'un autre transformateur de mesure, et - la figure 7 représente le transformateur  measuring transducer with measuring conductor; FIG. 5 is a block diagram of a static electricity meter comprising a measurement transformer; FIG. 6 is a sectional view of another measuring transformer, and FIG. 7 represents the transformer.

de mesure de la figure 6, vu de dessus.  measurement of Figure 6, seen from above.

Sur la figure 1, la référence 1 désigne une  In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a

pellicule magnétique anisotrope en matériau magnéto-  anisotropic magnetic film made of magnetic material

résistant ferromagnétique, qui forme un comparateur de champs magnétiques et est connectée à une source de courant non représentée, qui injecte dans la pellicule magnétique 1 un courant I0 passant suivant la direction longitudinale de ladite pellicule. L'axe d'aimantation facile EA de la pellicule magnétique 1 fait, avec la direction longitudinale et avec un champ magnétique extérieur Ha appliqué dans la direction longitudinale à la pellicule magnétique, un angle P.  ferromagnetic resistor, which forms a magnetic field comparator and is connected to a source of power not shown, which injects into the magnetic film 1 a current I0 passing in the longitudinal direction of said film. The easy magnetization axis EA of the magnetic film 1 makes, with the longitudinal direction and with an external magnetic field Ha applied in the longitudinal direction to the magnetic film, an angle P.

Dans un plan parallèle à la pellicule ma-  In a plane parallel to the film

gnétique 1 est disposée une bobine magnétique 2, dont la bande conductrice forme une spirale rectangulaire,  1 is a magnetic coil 2, the conductive strip of which forms a rectangular spiral,

les spires individuelles 3 de celle-ci, dans la ré-  the individual turns 3 of it, in the

gion dans laquelle elles sont couplées magnétiquement  in which they are magnetically coupled

avec la pellicule magnétique 1, s'étendant perpendicu-  with the magnetic film 1, extending perpendicularly

lairement à la direction longitudinale de cette der-  the longitudinal direction of this last

nière. La bobine magnétique 3 conduit un courant de prémagnétisation de sens alternés Iv, d'une allure de courbe bien définie. Ce courant de prémagnétisation  Niere. The magnetic coil 3 conducts a pre-magnetization current of alternating directions Iv, with a well-defined curve shape. This current of premagnetization

Iv engendre, dans la direction longitudinale de la pel-  Iv generates, in the longitudinal direction of the pel-

licule magnétique 1, un champ de prémagnétisation. Si, en outre, un champ magnétique à mesurer est appliqué  Magnetic tip 1, a field of premagnetization. If, in addition, a magnetic field to be measured is applied

dans la direction longitudinale de la pellicule magné-  in the longitudinal direction of the magnetic film

tique 1, alors il est créé dans la direction longitu-  tick 1, then it is created in the longitudinal direction

dinale un champ magnétique extérieur Ha, qui corres-  dinal an external magnetic field Ha, which corresponds to

pond à la somme du champ magnétique à mesurer et du champ de prémagnétisation. Dans l'exemple représenté,  is the sum of the magnetic field to be measured and the field of premagnetization. In the example shown,

le champ magnétique à mesurer est engendré par un cou-  the magnetic field to be measured is generated by a

rant de mesure Im qui passe dans un conducteur plat 4 perpendiculairement à la direction longitudinale de la pellicule magnétique 1. Le vecteur d'aimantation M est décalé angulairement de l'angle a par rapport à l'axe  Measuring electrode Im which passes in a flat conductor 4 perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic film 1. The magnetization vector M is angularly offset from the angle α with respect to the axis

d'aimantation facile EA par le champ extérieur Hta.  of easy magnetization EA by the external field Hta.

Pour Ha = 0, le vecteur d'aimantation M de la pellicule magnétique I s'étend dans la direction de l'axe d'aimantation facile EA et, par conséquent, est  For Ha = 0, the magnetization vector M of the magnetic film I extends in the direction of the easy magnetization axis EA and, therefore, is

décalé angulairement de l'angle P par rapport à la di-  angularly offset from the angle P with respect to the di-

rection longitudinale de la pellicule magnétique 1. Si le champ magnétique extérieur Ha croit négativement  Longitudinal rection of the magnetic film 1. If the external magnetic field Ha believes negatively

(c'est-à-dire en sens inverse de la direction précéden-  (ie in the opposite direction of the previous direction

te), alors le vecteur d'aimantation M est tout d'abord  te), then the magnetization vector M is first of all

à nouveau décalé angulairement de façon continue tan-  again shifted angularly continuously tan-

dis que l'angle a croît nûgativement. Après avoir dé-  say that the angle has increased nuggetically. After having

passé un point de stabilité, qui peut être déterminé d'après le modèle Stoner-W'ohlhahrts connu, le vecteur  passed a point of stability, which can be determined from the known Stoner-W'ohlhahrts model, the vector

d'aimantation I; continue de tourner, mais de façon dis-  magnetization I; continues to turn, but in a

continue, c'est-à-dire indépendamment de la vitesse de variation du champ extérieur Ha, jusqu'au-delà de  continuous, that is to say independently of the rate of change of the external field Ha, up to

l'axe d'aimantation difficile HA et prend très rapide-  the magnetization axis difficult HA and takes very fast-

ment une nouvelle position d'équilibre représentée en trait interrompu sur la figure 1. Il en résulte que la pellicule magnétique I change de résistance ohmique brusquement, ce qui se traduit par un saut de tension  a new equilibrium position shown in broken lines in FIG. 1. As a result, the magnetic film I changes ohmic resistance abruptly, which results in a voltage jump.

abrupt et marqué de la tension décroissant sur la pel-  abrupt and marked decreasing tension on the pel-

licule magnétique 1. Ce saut de tension peut être aisé-  magnetic pulse 1. This voltage jump can be easily

ment détecté et marque le passage par zéro du champ extérieur Ha avec une grande précision. La commutation discontinue de la pellicule magnétique I ne se produit toutefois pas exactement au passage par zéro du champ  detected and marks the zero crossing of the external field Ha with great precision. Discontinuous switching of magnetic film I, however, does not occur exactly at the zero crossing of the field

extérieur Ha mais pour une intensité de champ d'inver-  outside Ha but for a field intensity of

sion Hao, c'est-à-dire qu'il se produit une hystérésis 2 Hao. Cette hystérésis est minimale pour 3 = 45 et dépend en outre de l'intensité de champ d'anisotropie du matériau magnéto-résistant et de ce qu'on appele la  Hao, that is to say, there is a hysteresis 2 Hao. This hysteresis is minimal for 3 = 45 and also depends on the anisotropic field strength of the magneto-resistant material and what is called the

désaimantation. Une faible désaimantation et, par con-  demagnetization. Low demagnetization and, by

séquent, une faible hystérésis exigent que l'épaisseur de la pellicule magnétique I soit très faible devant  a low hysteresis requires that the thickness of the magnetic film I be very small in front of

sa largeur.its width.

Si la désaimantation n'est pas négligea-  If demagnetization is not neglected

ble, alors son influence peut être largement compensée si, au lieu de la pellicule magnétique 1, on utilise deux pellicules magnétiques identiques disposées en coïncidence et séparées par une mince couche isolante magnétique non conductrice, tandis que dans chacune de ces pellicules mangétiques passe un courant 1/2Io0 et  its influence can be largely compensated if, instead of the magnetic film 1, two identical magnetic films arranged in coincidence and separated by a thin insulating magnetic non-conductive layer are used, while in each of these films passes a current 1 / 2Io0 and

tandis qu'on choisit de préférence f = 0.  while we choose preferably f = 0.

Selon la figure 2, la pellicule magnétique I est disposée sur une plaquette semi-conductrice 5, qui forme un circuit intégré (IO) monolithique avec  According to FIG. 2, the magnetic film I is disposed on a semiconductor wafer 5, which forms a monolithic integrated circuit (IO) with

les composants électroniques nécessaires du transfor-  the necessary electronic components of the transfor-

mateur de mesure. Entre la pellicule magnétique 1 et la plaquette semiconductrice 5 se trouve une couche d'i-  measuring instrument. Between the magnetic film 1 and the semiconductor wafer 5 is a layer of

solement 6, par exemple en SiO2.solely 6, for example SiO2.

Les extrémités longitudinales de la pelli-  The longitudinal ends of the film

cule magnétique 1 sont mises en contact avec des ban-  magnetic circuit 1 are placed in contact with

des conductrices 7, 8 pour le raccordement de la pelli-  conductors 7, 8 for connecting the film

cule magnétique 1 à une source de courant continu four-  magnetic circuit 1 to a DC power source

nissant le courant IO. La plaquette semi-conductrice porte entre autres deux transistors 9, 10 dont l'un  denoting the current IO. The semiconductor wafer carries, inter alia, two transistors 9, 10, one of which

est connecté, par l'intermédiaire de la bande conduc-  is connected via the conductive band

trice 7, à la pellicule magnétique 1 et injecte dans celle-ci le courant IO, tandis que l'autre est reliée par l'intermédiaire d'une bande conductrice 11 à la  7, to the magnetic film 1 and injected into it the current I0, while the other is connected via a conductive strip 11 to the

bobine magnétique 2 et fournit le courant de-prémagné-  magnetic coil 2 and provides the current of premagnet-

tisation Iv.Iv.

De préférence, la bobine magnétique 2 est  Preferably, the magnetic coil 2 is

une bobine à couche mince plane et est disposée, con-  a planar thin-film coil and is arranged,

jointement avec la pellicule magnétique 1, sur la pla-  jointing with the magnetic film 1, on the

quette semi-conductrice 5. Dans l'exemple de la figure 2, la bobine magnétique 2 est disposée sur le côté-de la  In the example of FIG. 2, the magnetic coil 2 is disposed on the side-of the

pellicule magnétique 1 opposé à la plaquette semi-  magnetic film 1 opposite the semiconductor wafer

conductrice 5 et est isolée de ladite pellicule et des  conductor 5 and is isolated from said film and

bandes conductrices 7, 8 par une couche d'isolement 12.  conductive strips 7, 8 by an insulation layer 12.

La pellicule magnétique 1 se trouve à une distance dé-  The magnetic film 1 is at a decent distance

terminée, par exemple de quelques microns, de la bobine  completed, for example a few microns, the coil

magnétique 2 à un emplacement o le champ prémagnétisa-  magnetic field 2 at a location where the premagnetisation field

tion est pratiquement constant sur toute la longueur  is almost constant over the entire length

magnétiquement active de la pellicule magnétique 1.  magnetically active magnetic film 1.

Les bandes conductrices 7, 8 et 11 et la bobine magnétique 2 peuvent être, par exemple, en or, en cuivre ou en aluminium et peuvent être déposées par  The conductive strips 7, 8 and 11 and the magnetic coil 2 may be, for example, gold, copper or aluminum and may be deposited by

des procédés photolithographiques connus dans la techno-  photolithographic processes known in the art.

logie des circuits intégrés, sur la couche d'isole-  integrated circuits, on the isolation layer,

ment 6 ou 12. Le dépôt des couches d'isolement 6 et 12 peut également s'effectuer par des procédés usuels dans la fabrication des circuits intégrés. En outre, il est possible de combiner la formation des bandes conductrices 7, 8 et 11, de la bobine magnétique 2, ainsi que des couches d'isolement 6 et 12, avec des opérations d'établissement de contact ou d'isolement lors de la fabrication du circuit intégré, de sorte que, par rapport à la fabrication classique de circuits intégrés, il suffit pour construire le transformateur  6 or 12. The deposition of the insulation layers 6 and 12 can also be carried out by conventional methods in the manufacture of integrated circuits. In addition, it is possible to combine the formation of the conductive strips 7, 8 and 11, the magnetic coil 2, as well as the insulating layers 6 and 12, with operations of establishing contact or isolation during the manufacture of the integrated circuit, so that, compared to conventional manufacturing of integrated circuits, it is sufficient to build the transformer

de mesure décrit, d'ajouter comme opération supplémen-  described, to add as an additional operation

taire le dépôt de la pellicule magnétique 1.  silence the deposit of the magnetic film 1.

Le transformateur de mesure de la figure 3 se distingue de celui de la figure 2 essentiellement par le fait que la bobine magnétique 2 est disposée entre la plaquette semi-conductrice 5 et la pellicule  The measuring transformer of FIG. 3 differs from that of FIG. 2 essentially in that the magnetic coil 2 is arranged between the semiconductor wafer 5 and the film

magnétique 1. Bien que les couches individuelles pré-  1. Although the individual layers

sentent sur la figure 3 en partie une forme légèrement différente de celle de la figure 2, on a désigné sur  Figure 3 partially shows a shape slightly different from that of Figure 2, designated on

la figure 3, pour plus de clarté, les éléments qui as-  Figure 3, for the sake of clarity, the elements that

surent les mêmes fonctions que sur la figure 2 par les  the same functions as in Figure 2 by the

mêmes références numériques que sur celle-ci.  same numerical references as on this one.

La plaquette semi-conductrice 5, portant la pellicule magnétique 1 et la bobine magnétique 2, peut être munie de la manière classique de connexions  The semiconductor wafer 5, carrying the magnetic film 1 and the magnetic coil 2, can be provided in the conventional manner of connections

électriques et peut être encapsulée dans un boîtier.  electric and can be encapsulated in a housing.

Dans ce cas, le conducteur plat 4 (figure 1)peut, à  In this case, the flat conductor 4 (FIG.

la manière de la tôle de refroidissement d'un transis-  the way of the cooling plate of a transistor

tor de puissance, constituer une partie du bottier.  tor power, form a part of the boot.

Avantageusement, le conducteur plat 4, comme représen-  Advantageously, the flat conductor 4, as shown in FIG.

té sur la figure 4, peut être recourbé en forme d'U et la plaquette semiconductrice 5 peut être disposée entre les branches du conducteur plat 4, tandis que les connexions électriques 13 font saillie latéralement à l'extérieur entre les branches. Le champ magnétique  4, can be bent in a U-shape and the semiconductor wafer 5 can be arranged between the branches of the flat conductor 4, while the electrical connections 13 protrude laterally outwards between the branches. The magnetic field

engendré par le courant de mesure Im est maximal en-  generated by the measuring current Im is maximum

tre les branches du conducteur plat 4 et pratiquement nul à l'extérieur de celles-ci. En déposant une couche faiblement magnétique sur la surface extérieure du  Be the branches of the flat conductor 4 and virtually zero outside thereof. By depositing a weakly magnetic layer on the outer surface of the

conducteur plat 4, on peut assurer un blindage magnéti-  conductor 4, magnetic shielding can be

que supplémentaire.that extra.

De schéma électrique de principe du cir-  Circuit diagram of principle of the cir-

cuit intégré constitué par la plaquette semi-conductrice 5 est représenté avec la pellicule magnétique 1 et la bobine magnétique 2 sur la figure 5 à l'intérieur d'un  embedded cooking constituted by the semiconductor wafer 5 is shown with the magnetic film 1 and the magnetic coil 2 in FIG. 5 inside a

cadre en trait interrompu symbolisant un montage 14.  interrupted frame symbolizing a montage 14.

Le montage 14 comprend un oscillateur 15, une source  The assembly 14 comprises an oscillator 15, a source

de courant de prémagnétisation 16, une source de cou-  pre-magnetizing current 16, a source of

rant continu 17, un amplificateur de courant alterna-  continuous current 17, an alternating current amplifier

tif 18, un commutateur à seuil 19, un multiplieur 20 ou autre élément de traitement de signaux analogique ou numérique et, en outre; un stabilisateur de tension d'alimentation 21, la pellicule magnétique 1 avec les bandes conductrices 7, 8 et la bobine magnétique 2 qui,  tif 18, a threshold switch 19, a multiplier 20 or other analog or digital signal processing element and, in addition; a supply voltage stabilizer 21, the magnetic film 1 with the conductive strips 7, 8 and the magnetic coil 2 which,

dans l'exemple de la figure 5, est une bobine en spira-  in the example of Figure 5, is a coil spira-

le double.double.

L'oscillateur 15 engendre un train d'im-  The oscillator 15 generates a train of

pulsions de fréquence constante au moyen duquel la sour-  pulses of constant frequency by which the source

ce de courant de prémagnétisation 16 fournissant le courant de prémagnétisation Iv est excitée. La source  This pre-magnetizing current 16 supplying the premagnetization current Iv is excited. Source

de courant continu 17 applique le courant 1 à la pel-  direct current 17 applies the current 1 to the pel-

licule magnétique 1. La composante de tension alterna-  1. The alternating voltage component

tive de la tension décroissant sur la pellicule magné-  decreasing voltage on the magnetic film

tique 1 est amplifiée dans l'amplificateur de courant alternatif 18 et parvient au commutateur à seuil 19, qui engendre une impulsion approximativement à chaque passage par zéro du champ extérieur Ha. Pour une forme de courbe bien définie du courant de prémagnétisation  1 is amplified in the AC amplifier 18 and reaches the threshold switch 19, which generates a pulse approximately at each zero crossing of the external field Ha. For a well defined curve shape of the premagnetization current

de sens alternés Iv, les instants auxquels ces impul-  of alternate meanings Iv, the moments at which these impulses

sions apparaissent représentent une mesure de la va-  appear are a measure of

leur instantanéyet du signe du champ magnétique appli-  their instantaneyet of the sign of the magnetic field

qué au transformateur de mesure ou du courant passant  to the measuring transformer or the current passing

dans le conducteur plat 4. Dans le multiplieur ou au-  in the flat conductor 4. In the multiplier or

tre élément de traitement de signaux 20, un signal ana-  signal processing element 20, a signal

logique ou numérique représentant la valeur instanta-  logical or numerical value representing the instantaneous

née du courant peut être formé d'après ces instants.  born of the current can be formed from these instants.

Le transformateur de mesure décrit con-  The measuring transformer describes

vient particulièrement bien pour la mesure d'énergie  comes particularly well for energy measurement

électrique. A cet effet, le courant alternatif à me-  electric. For this purpose, the alternating current

surer est directement appliqué au conducteur plat 4 et, comme on peut le voir sur la figure 5, la tension  surer is directly applied to the flat conductor 4 and, as can be seen in FIG.

à mesurer U est transmise, par exemple par l'intermé-  to be measured U is transmitted, for example via

diaire d'un diviseur de tension 22, au multiplieur 20, dont la sortie est connectée à un compteur 23. Le  voltage divider 22, multiplier 20, the output of which is connected to a counter 23.

multiplieur 20 forme le produit de la valeur instanta-  multiplier 20 forms the product of the instantaneous value

née du courant alternatif obtenu au moyen du transfor-  from the alternating current obtained by means of

mateur de mesure et de la valeur instantanée de la  measurement meter and the instantaneous value of the

tension alternative et le compteur 23 forme l'intégra-  alternating voltage and the counter 23 forms the integra-

le de temps de ce produit.the time of this product.

Pour alimenter-le montage représenté dans le rectangle 14, la tension alternative U est convertie, au moyen d'un transformateur 24, d'un redresseur 25 et d'un condensateur 26, en une faible tension continue et celle-ci est appliquée au stabilisateur de tension  To feed the assembly shown in the rectangle 14, the alternating voltage U is converted, by means of a transformer 24, a rectifier 25 and a capacitor 26, into a low DC voltage and this is applied to the voltage stabilizer

d'alimentation 21.Power supply 21.

Pour la mesure d'énergie électrique dans  For the measurement of electrical energy in

un réseau de courant triphasé, on utilise avantageuse-  a three-phase current network, it is advantageous to use

ment pour chaque phase un transformateur de mesure du type décrit, tandis que la formation du produit pour chaque phase peut s'effectuer dans le multiplieur 20 du montage représenté par le rectangle 14 de la phase intéressée, ou encore dans un micro-ordinateur commun  for each phase a measuring transformer of the type described, while the formation of the product for each phase can be carried out in the multiplier 20 of the assembly represented by the rectangle 14 of the phase concerned, or in a common microcomputer

à toutes les phases.at all phases.

Les spires de la bobine magnétique 2 réa-  The turns of the magnetic coil 2 are

lisée sous la forme d'une bobine à couche mince peu-  in the form of a thin-film coil can

vent, comme décrit précédemment, s'étendre dans un plan commun. Il est également possible de disposer les spires individuelles de la bobine à couche mince, d'une manière connue, les unes au-dessus des autres en coïncidence et de les isoler deux à deux par une  wind, as described previously, extend in a common plane. It is also possible to arrange the individual turns of the thin-film coil, in a known manner, one above the other in coincidence and to isolate them two by two by a

couche d'isolement intermédiaire.intermediate isolation layer.

Une autre forme d'exécution avantageuse d'une bobine à couche mince est décrite ci-après en  Another advantageous embodiment of a thin-film coil is described below in

référence aux figures 6 et 7, sur lesquelles des ré-  reference to Figures 6 and 7, on which

férences numériques identiques à celles des figures  numerical ferences identical to those of the figures

précédentes indiquent des éléments ayant la même fonc-  previous examples indicate elements with the same function

tion que sur celles-ci. Dans le transformateur de me-  only on these. In the transformer of

sure des figures 6 et 7, la bobine à couche mince est  In FIGS. 6 and 7, the thin-film coil is

constituée par un premier groupe de bandes conductri-  constituted by a first group of conductive bands

ces parallèles 27 s'étendant dans un premier plan et par un second groupe de bandes conductrices parallèles  these parallels 27 extending in a first plane and by a second group of parallel conductive strips

28 s'étendant dans un second plan. Les bandes conduc-  28 extending in a second plane. The conductive strips

trices 27 se trouvent au-dessous de la pellicule ma-  27 are found below the protective film.

gnétique 1, sur la couche d'isolement 6 déposée sur la plaquette semiconductrice 5, et sont isolées de la  1, on the insulating layer 6 deposited on the semiconductor wafer 5, and are isolated from the

pellicule magnétique 1 par la couche d'isolement 12.  magnetic film 1 by the insulation layer 12.

Au-dessus de la pellicule magnétique 1 sont disposées, sur une couche d'isolement 29, les bandes conductrices 28. Les couches d'isolement 12 et 29 ne recouvrent pas entièrement les bandes conductrices 27 mais laissent les extrémités de celle-ci librement accessibles. Les  Above the magnetic film 1 are arranged, on an insulation layer 29, the conductive strips 28. The insulation layers 12 and 29 do not completely cover the conductive strips 27 but leave the ends of the latter freely accessible. . The

deux extrémités de bandes conductrices 28 sont recour-  two ends of conductive strips 28 are

bées en forme de Z et sont reliées chacune avec l'une  in the shape of Z and are each connected with one

des extrémités de deux bandes conductrices 27 succes-  ends of two conductive strips 27 succes-

sives. Par rapport à la bobine magnétique plane 2, la  sive. With respect to the plane magnetic coil 2, the

bobine magnétique constituée par les bandes conductri-  magnetic coil constituted by the conductive strips

ces 27, 28 présente, pour un même nombre de spires,  these 27, 28 presents, for the same number of turns,

une longueur de conducteur plusieurs Lois plus faible.  a driver length several laws lower.

REVEIDICATIONSREVEIDICATIONS

1) Transformateur de mesure pour la mesu-  1) Measuring transformer for measurement

re d'un champ magnétique, en particulier engendré par un courant de mesure, transformateur de mesure qui comporte une bobine magnétique conduisant un courant de prémagnétisation de sens alternés et un comparateur  re of a magnetic field, in particular generated by a measurement current, a measurement transformer comprising a magnetic coil conducting a pre-magnetizing current of alternating directions and a comparator

de champs magnétiques, constitué par au moins une pel-  of magnetic fields, consisting of at least one pel-

licule magnétique anisotrope en matériau amgéntorésis-  Anisotropic Magnetic Anisotropic Material

tant ferromagnétique, connectée à une source de cou-  both ferromagnetic, connected to a source of cou-

rant et exposée à un champ magnétique extérieur qui correspond à la somme du champ magnétique à mesurer et du champ de prémagnétisation engendré par le courant de prémagnétisation, de telle manière que la pellicule magnétique soit commutée par le champ extérieur le long de son axe d'aimantation facile alternativement dans les deux sens de saturation et qu'approximativement à  rant and exposed to an external magnetic field which corresponds to the sum of the magnetic field to be measured and the premagnetization field generated by the pre-magnetization current, such that the magnetic film is switched by the external field along its axis of easy magnetization alternately in both directions of saturation and that approximately to

cha ue passage par zéro du champ extérieur, la résis-  each zero crossing of the external field, the resistance

tance électrique de ladite pellicule varie brusquement  electrical resistance of said film varies abruptly

de sotte que l'instant auquel se produit cette varia-  foolish than the moment at which this variation occurs

tion de résistance représente une mesure de la valeur absolue et du signe du champ magnétique à mesurer, ledit transformateur de mesure étant caractérisé en ce  resistance represents a measure of the absolute value and the sign of the magnetic field to be measured, said measuring transformer being characterized in that

que le comparateur de champs magnétiques (1) est dis-  that the magnetic field comparator (1) is dis-

posé sur une plaquette semi-conductrice (5), qui re-  placed on a semiconductor wafer (5), which

présente un circuit intégré monolithique (14).  presents a monolithic integrated circuit (14).

2) Transformateur de mesure suivant la  2) Transformer measuring according to the

revendication 1, caractérisé en ce que la bobine ma-  claim 1, characterized in that the magnetic spool

gnétique (2, 27, 28) est une bobine à couche mince dis-  gnetic (2, 27, 28) is a thin film

posée sur la plaquette semi-conductrice (5) et s'éten-  placed on the semiconductor wafer (5) and extends

dant dans un plu plueirus plans.in a greater number of plans.

3) Transformateur de mesure suivant l'une  3) Measuring transformer according to one

des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le  claims 1 and 2, characterized in that the

circuit (14) comprend une source de courant de préma-  circuit (14) comprises a power source of prema-

il gnétisation (16), la source de courant (17) connectée  it gnetting (16), the current source (17) connected

au comparateur de champs magnétiques (1), un amplifi-  the magnetic field comparator (1), an amplification

cateur (18), un commutateur à seuil (19) et/ou un  (18), a threshold switch (19) and / or a

élément de traitement de signaux numérique ou analo-  digital or analog signal processing element

gique. 4) Transformateur de mesure suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de  cal. 4) Measuring transformer according to claim 3, characterized in that the element of

traitement de signaux est un multiplieur (20).  signal processing is a multiplier (20).

) Transformateur de mesure suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le courant de mesure (I1) est un courant alternatif, en ce que le  Measuring transformer according to Claim 4, characterized in that the measuring current (I1) is an alternating current, in that the

circuit (14) comprend un multiplieur (20) pour la for-  circuit (14) comprises a multiplier (20) for

mation du produit de la valeur instantanée du courant de mesure (La) obtenu au moyen du transformateur de  of the product of the instantaneous value of the measurement current (La) obtained by means of the transformer of

mesure et de la valeur instantanée d'une tension al-  measurement and the instantaneous value of a voltage

ternative (U) et en ce qu'à la suite du multiplieur  ternative (U) and that after the multiplier

(20) est monté un compteur (23) destiné à former l'in-  (20) is mounted a counter (23) for forming the in-

tégrale de temps du produit.time of the product.

6) Transformateur de mesure suivant l'une  6) Measuring transformer according to one

des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la  Claims 1 to 5, characterized in that the

plaquette semi-conductrice (5) est disposée entre les branches d'un conducteur plat (4) recourbé en forme de U qui conduit le courant de mesure (Im)* 7) Transformateur de mesure suivant l'une  semiconductor wafer (5) is arranged between the branches of a U-shaped curved flat conductor (4) which conducts the measuring current (Im) * 7) Measuring transformer according to one

des-revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la bo-  Claims 2 to 6, characterized in that

bine magnétique est constituée par deux groupes de  magnetic field consists of two groups of

bandes conductrices parallèles (27, 28) s'étendant cha-  parallel conductive strips (27, 28) extending

cune dans un plan, les bandes conductrices (27) de  in one plane, the conductive strips (27) of

l'un des groupes étant disposées au-dessous de la pel-  one of the groups being arranged below the pel-

licules magnétique (1) et les bandes conductrices (28) de l'autre groupe au-dessus de la pellicule magnétique  magnets (1) and conductive strips (28) of the other group above the magnetic film

(1), tandis que les deux extrémités des bandes conduc-  (1), while both ends of the conductive strips

trices (28) de l'un des groupes sont reliées chacune à l'une des extrémités de deux bandes conductrices (27)  two of the groups are each connected to one end of two conductive strips (27).

différentes de l'autre groupe.different from the other group.

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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH655581B (en) * 1981-05-19 1986-04-30
CH656746A5 (en) * 1982-06-15 1986-07-15 Landis & Gyr Ag MAGNETIC SENSOR.
DE3370875D1 (en) * 1982-07-26 1987-05-14 Landis & Gyr Ag Magnetic field sensor and the use thereof
CH658546A5 (en) * 1982-08-30 1986-11-14 Landis & Gyr Ag HALL ELEMENT WITH FEED.
CH659896A5 (en) * 1982-11-22 1987-02-27 Landis & Gyr Ag MAGNETIC SENSOR.
DE3416244A1 (en) * 1984-05-02 1985-11-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Sensor for measuring an electrical current
DE3420709A1 (en) * 1984-06-02 1985-12-05 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Magnetic-field sensor for measuring the field strength of a magnetic field, and a method for its production
DE3709286A1 (en) * 1987-03-20 1988-09-29 Bosch Gmbh Robert SENSOR
DE3855322T2 (en) * 1987-08-21 1996-10-10 Nippon Denso Co Arrangement for the detection of magnetism
DD264091A1 (en) * 1987-08-27 1989-01-18 Halbleiterwerk Veb CAPACITED MAGNETORESISTIVE COMPONENT FOR POTENTIAL-FREE CURRENT MEASUREMENT
US4860138A (en) * 1987-11-12 1989-08-22 International Business Machines Corp. Differentially sensitive single track read/write head design with improved biasing
US5262666A (en) * 1989-05-15 1993-11-16 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor device with a nickel alloy protective resistor
DE3929452A1 (en) * 1989-09-05 1991-03-07 Asea Brown Boveri Potential-less current measurer suitable for monitoring and protection - comprises magnetic field ring sensor with substrate having central opening for current conductor
DE3941473A1 (en) * 1989-12-15 1991-06-20 Bosch Gmbh Robert METHOD AND DEVICE FOR CHECKING A HALL SENSOR SYSTEM
DE4238356A1 (en) * 1992-11-13 1994-05-19 Abb Patent Gmbh Method and device for determining the conductor currents of a multi-conductor system
DE19549181A1 (en) * 1995-12-30 1997-07-03 Bosch Gmbh Robert Appliance for measuring the current in conductor
WO1997046892A2 (en) * 1996-06-05 1997-12-11 Regents Of The University Of Minnesota Magnetoresistance sensor having minimal hysteresis problems
US6166539A (en) * 1996-10-30 2000-12-26 Regents Of The University Of Minnesota Magnetoresistance sensor having minimal hysteresis problems
DE19819470B4 (en) * 1998-01-08 2011-06-09 Lust Antriebstechnik Gmbh Method for the potential-free measurement of currents by the recording of the magnetic field caused by them and devices for carrying out the method
DE19813890A1 (en) * 1998-03-28 1999-09-30 Abb Research Ltd Current measurement method
DE19910801B4 (en) * 1999-03-11 2004-06-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for measuring current
DE19919681B4 (en) * 1999-04-30 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining the magnitude and / or direction of a magnetic field
US6700371B2 (en) * 2001-09-05 2004-03-02 Honeywell International Inc. Three dimensional conductive strap for a magnetorestrictive sensor
JP7106591B2 (en) * 2020-03-18 2022-07-26 Tdk株式会社 Magnetic field detector and current detector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3596114A (en) * 1969-11-25 1971-07-27 Honeywell Inc Hall effect contactless switch with prebiased schmitt trigger
FR2237373A1 (en) * 1973-07-09 1975-02-07 Radiotechnique Compelec
GB2000873A (en) * 1977-07-08 1979-01-17 Landis & Gyr Ag Measuring transformers for potential-free measurement of currents or voltages and static electricity meters including such transformers
DE2911733A1 (en) * 1978-03-27 1979-10-11 Sony Corp PROBE FOR MEASURING AN EXTERNAL MAGNETIC FIELD

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH618043A5 (en) * 1977-07-08 1980-06-30 Landis & Gyr Ag Instrument transformer for the isolated measurement of currents or voltages

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3596114A (en) * 1969-11-25 1971-07-27 Honeywell Inc Hall effect contactless switch with prebiased schmitt trigger
FR2237373A1 (en) * 1973-07-09 1975-02-07 Radiotechnique Compelec
GB2000873A (en) * 1977-07-08 1979-01-17 Landis & Gyr Ag Measuring transformers for potential-free measurement of currents or voltages and static electricity meters including such transformers
DE2911733A1 (en) * 1978-03-27 1979-10-11 Sony Corp PROBE FOR MEASURING AN EXTERNAL MAGNETIC FIELD

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE-TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. MAG-12, no. 6, Novembre 1976 C.H. BAJOREK et al. "A permalloy current sensor" page 813-185 *

Also Published As

Publication number Publication date
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DE2948762C2 (en) 1983-09-15
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FR2470387B1 (en) 1985-09-06
YU296880A (en) 1983-10-31
IT8026111A0 (en) 1980-11-20
DE2948762A1 (en) 1981-06-19
CH651152A5 (en) 1985-08-30
GB2064140B (en) 1983-06-22

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