Les capteurs à effet Hall : l’arme ultime contre Magnéto

Quoi que certains en disent ou même en pensent, la technologie est au service de l’Homme pour l’aider, parfois même pour lui donner des super-pouvoirs. Ah ça y est, j’ai titillé votre âme de geek je le sens !! C’est un fait, nous avons toujours voulu aller plus haut, devenir plus forts, courir plus vite, voir plus loin… C’est une chose qui fait forcément envie lorsque l’on lit des comics, joue à des jeux, regarde des films avec des super héros, etc. Mais pas besoin de se faire piquer par une araignée génétiquement modifiée ou venir d’une autre planète pour cela, parfois il suffit de la technologie. En voici un exemple parfait : les capteurs de position à effet Hall.

Capteur de position à effet Hall

L’effet Hall, késako ?

Découvert en 1879 par le physicien américain Edwin Herbert Hall, l’effet Hall « classique » se base sur l’observation qu’un courant électrique traversant un matériau soumis à un champ magnétique engendre une tension perpendiculaire à ceux-ci. Appliquons cette observation à un schéma :

Matériau soumis à l’effet Hall (source : etronics.free.fr)

Si un courant (Io) traverse un barreau en matériau conducteur ou semi-conducteur (ici en jaune) et si un champ magnétique d’induction (B) est appliqué perpendiculairement au sens de passage du courant, une tension (Vh), proportionnelle au champ magnétique et au courant (Io), apparaît sur les faces latérales du barreau. Les électrons circulant à travers le courant (Io) sont déviés par le champ magnétique (B) – soumis à la Force de Lorentz – créant la différence de potentiel appelée « Tension de Hall » (Vh). Celle-ci peut même se mettre à croître par paliers (mais là on entre dans la physique quantique et attention mes amis !). N’oublions pas

Vh = Kh*B*Io

(Kh) est la constante de Hall, dépendant du matériau utilisé. La Constante de Hall (Kh) étant inversement proportionnelle à la densité des porteurs, la tension de Hall est beaucoup plus importante dans les semi-conducteurs que dans les métaux.

Vue du dessus (source : etronics.free.fr)

Pour bien comprendre le fonctionnement de l’effet Hall dans un courant électrique, je vous conseille d’aller faire un tour sur cette animation, créée par le Département de Physique de l’Université de Nantes. Chose intéressante à remarquer, l’intensité de la tension de Hall est aussi proportionnelle à l’éloignement de l’anode et la cathode de l’échantillon.

Source : Dept. Physique – Université de Nantes

Dès lors qu’un courant électrique génère un champ magnétique, un capteur à effet Hall permettra de détecter un champ magnétique (on l’assimile donc à l’élément jaune sur les explications ci-dessus) et induire en conséquence une réponse électrique analogique ou de forme « oui/non ». Il suffit donc de lier ce capteur à un système électrique plus complexe et c’est parti pour devenir des super héros chers amis !

Comment cela s’applique dans la vie de tous les jours ?

Dans le monde de la physique, on utilise ces capteurs à effet Hall dans la conception des Teslamètres (i.e. détecteur de champ magnétique). De façon plus courante, on les applique dans les systèmes à interrupteur sans fil, en d’autres termes, les détecteurs de position sans contact : les systèmes de montée d’ascenseur (pour connaître l’étage auquel vous êtes), les contacteurs de touches de pianos électroniques ou plus simplement les gâchettes des manettes de nos consoles préférées ou les détecteurs de fermeture des écrans d’ordinateur portable !

Les gâchettes de la manette de DreamCast, exemple bien geek d’intégration de capteurs à effet Hall

Et si l’on est vraiment en mode ÜberGeek, on peut aller plus loin en montant ses propres systèmes électroniques avec interrupteurs sans fil. Imaginez un système qui, d’un simple passage d’une bague montée avec un aimant, vous permette d’ouvrir une porte en mode Star Wars *_* A côté de ça, le vulgaire système d’ouverture de porte de notre cher Peter Parker dans le dernier Amazing Spiderman ferait pâle figure ! Les possibilités sont vraiment infinies et je suis sur qu’après quelques moments d’apprentissage de montage de circuits électriques (si vous ne les avez pas déjà), vous pourrez maitriser La Force.

Max « Magneto » Eisenhardt

Il me vient ainsi une évidence en tête : pourquoi le Professeur X (aka Charles F. Xavier) n’a-t-il jamais pensé a contrer les assauts de Magneto (aka Max Eisenhardt) avec ces capteurs à effet Hall pour détecter sa présence et des interrupteurs sans fil ? Après tout, le Prof X a eu un degree de biophysique à Oxford… Quelqu’un pour émettre une théorie ?