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Détecteur d’approche par capteur à effet HALL ESTM Ce projet met en œuvre un capteur à effet HALL pour détecter l’approche d’un objet magnétique, tel qu’un aimant fixe sur le montant d’une porte L’utilisation d’un capteur à effet HALL résout les nombreux problèmes qui se posent lorsque l’on souhaite détecter l’ouverture d’une porte, d’une fenêtre ou la détection du champ magnétique par une lampe. Un capteur à effet HALL étant principalement sensible aux champs magnétiques, il est tout à fait possible d’enfouir le capteur ou de le dissimuler derrière des matériaux perméables aux champs magnétique (planche en bois, plaque de placoplâtre ; etc.). L’électronique associée au capteur de notre montage dispose d’une sensibilité suffisante pour permettre à ce dernier de détecter un petit aimant disposé à plus de cinq centimètres du capteur. Dans ces conditions, l’installation du montage n’est pas vraiment une contrainte et devrait nous donner accès à de nombreuses applications domotiques. De ce fait une chaîne incorporant tous ces éléments peut être conçue comme le montre la figure suivante : GE2 page : 3 Année universitaire2007/2008
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Détecteur d’approche par capteur à effet HALL ESTMI. Le champ magnétique1)Histoire du champ magnétique Le phénomène du magnétisme est connu depuis l’Antiquité. Les Grecs, les Romains et les Chinois avaient remarqué que l’oxyde de fer magnétique, la magnétite, avait la faculté d’attirer les objets contenant du fer. Ils avaient également constaté qu’un morceau de fer mis en contact avec la magnétite acquérait la même propriété. Au XIe siècle, les Arabes appliquèrent le magnétisme à la navigation en inventant la boussole. Mais c’est seulement en 1600 qu’une étude scientifique sur le magnétisme fut réalisée par William Gilbert. Dans son ouvrage intitulé De magnete magneticisque corporibus et de magno magnete tellure, il montra que la Terre elle- même se comporte comme un aimant géant, distingua attraction magnétique et attraction électrique, et découvrit que le fer perd son pouvoir d’aimantation lorsqu’il est chauffé au rouge. À la fin du XVIIIe siècle, Charles Augustin de Coulomb effectua les premières études quantitatives, mesurant les forces qui s’exercent entre deux charges magnétiques. Il établit que ces forces sont inversement proportionnelles au carré de la distance qui sépare les charges. En 1820, Hans Ørsted observa qu’une aiguille magnétique est déviée par un courant électrique traversant un fil conducteur. Cette découverte, qui reliait électricité et magnétisme, fut à la base de la théorie de l’électromagnétisme, élaborée par André-Marie Ampère puis par James Maxwell. En 1880, le physicien allemand Emil Warburg découvrit le phénomène d’hystérésis, qui correspond à un retard des variations de l’aimantation d’une substance ferromagnétique avec celles du champ magnétique appliqué. En 1895, Pierre Curie montra que les propriétés magnétiques des corps dépendent de leur température, étude qui fut complétée dix ans plus tard par la théorie de Paul Langevin, fondée sur la structure atomique de la matière. Cette théorie fut ensuite parachevée par Pierre Weiss qui introduisit le concept d’un champ magnétique moléculaire, champ fictif situé entre les atomes. L’étude de la matière à l’échelle atomique permit alors d’explorer plus en détail le phénomène du magnétisme. Niels Bohr expliqua ainsi à l’aide de la classification périodique pourquoi le magnétisme apparaît chez les éléments de transition, tels que le fer et les lanthanides, ou les agrégats contenant ces éléments. En 1925, les GE2 page : 5 Année universitaire2007/2008
Détecteur d’approche par capteur à effet HALL ESTM physiciens américains Samuel Abraham Goudsmit et George Eugene Uhlenbeck montrèrent que l’électron lui-même se comporte comme un petit aimant.2)Les sources du champ magnétiquea) Champ magnétique d’un aimant Aimant, pièce constituée d’un matériau ferromagnétique, le plus souvent en forme de fer à cheval (aimant en U) ou de barreau droit (aimant droit). Fig. A.1 : AIMANT DROIT Fig. A.2 : AIMANT EN U Tout aimant ou corps magnétique (ou magnétisé) produit ce que l’on appelle un champ magnétique. Ce champ magnétique est invisible mais il est cependant possible de le faire ponctuellement apparaître, et par exemple ensuite de le modéliser virtuellement par le grain de limaille de fer. Le champ magnétique est formé d’une multitude de lignes, appelées lignes de champ. Dans cette expérience, chaque grain de limaille de fer joue le rôle d’un petit aimant qui s’aligne selon ces lignes de force, comme sur l’image ci-dessous. Fig. A.3: LES LIGNES DE CHAMP D’UN AIMANT DROIT GE2 page : 6 Année universitaire2007/2008
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