Capteurs de température
- Résistances (r) métalliques ou thermistances.
Thermocouples ou couples thermoélectriques (effet Thomson, effet Peltier et effet Seebeck).
- Dispositif formé de deux conducteurs de nature différente joints par soudure à chacune de leurs extrémités, de façon à former un circuit fermé.
L'une des jonctions est maintenue à une température connue, tandis que l'autre est portée à la température que l'on veut connaître. ; le courant apparaissant ainsi est fonction de la différence de ces deux températures.
- Effet Thomson
- Si tous les points d'un conducteur homogène et parcouru par un courant ne sont pas à une température uniforme, ce conducteur est le siège d'échanges de chaleur avec l'extérieur. (Cet effet, généralement très petit, s'ajoute à l'effet Joule).
hAest le coefficient de Thomson, fonction de T.
- Effet Peltier
- Si l'on fait passer un courant électrique dans un conducteur formé par la jonction bout à bout de deux conducteurs de nature différente, il se produit à la jonction, selon le sens du courant, un dégagement ou une absorption de chaleur.
Si l'on constitue un circuit fermé en joignant intimement par soudure, à chacune de leurs extrémités, deux conducteurs de nature différente, le passage de courant provoquera, par effet Peltier, le refroidissement d'une des soudures et l'échauffement de l'autre (l'effet Joule se superpose, indépendamment du sens du courant.
C'est un effet généralement minime, mais il peut devenir important avec certains matériaux semi-conducteurs (différences de température suffisamment grandes pour permettre leur emploi dans certains appareils de réfrigération).
Loi de Volta : dans un circuit isotherme constitué de conducteurs différents, la somme des f.é.m. de Peltier est nulle.
- Effet Seebeck thermopile (ou effet thermoélectrique)
- Si les deux jonctions d'un circuit fermé formé par la soudure des extrémités de deux conducteurs différents sont maintenues à des températures différentes, on constate l'existence d'un courant électrique dans le circuit.
Loi Magnus : une différence de température entre deux points d'un conducteur fermé homogène ne donne naissance à aucun courant.
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- Sonde de température
- résistance électrique du type CTN : la résistance décroît quand la température augmente.
résistance électrique du type CTP : la résistance croît quand la température augmente.
- Capteur à fil chaud ou à couche chaude
- l'air aspiré passant par le débitmètre refroidit un fil de résistance ou une résistance mince à couche épaisse chauffée et appliquée sous forme d'une couche chaude sur un support de céramique,
le courant de chauffage nécessaire à maintenir le fil ou la couche chaude à une température constante indique la masse d'air aspiré.
LUCAS Air Flow Meter - Hot Wire :
- débitmètre à fil chaud dans une dérivation de la veine principale,
réponse rapide et haute fiabilité, réduction des effets vibratoires, diminution du phénomène de contamination du filament.
- Diodes et transistors.
Quartz.
- Débitmètre à film chaud (moteur PSA DW10)
- Il est composé de deux capteurs distincts :
- - capteur de masse d'air admise (débitmètre),
- capteur de température d'air admis.
- Une grille placée à l'entrée du débitmètre redresse le flux pour éviter les turbulences.
Situé entre le filtre à air et le turbocompresseur, le capteur de masse d'air d'admise (débitmètre) mesure la masse d'air frais admise dans le moteur.
Il s'agit d'un capteur à "film chaud", constitué de deux plaques résistives très fines, la première étant une sonde de température d'air ambiant, et la seconde une résistance de mesure du débit d'air.
L'électronique du débitmètre fournit à la résistance de mesure le courant nécessaire pour la maintenir à une température fixe par rapport à la température de l'air admis.
La masse d'air circulant dans le débitmètre refroidit la résistance de mesure (film chaud).
La correction à apporter pour ramener la résistance de mesure à sa température initiale sera proportionnelle à l'abaissement de la température de la résistance, donc à la masse d'air.
Grâce à cette information, le calculateur de contrôle moteur :
- - détermine le taux de recyclage des gaz d'échappement,
- calcule la pression de suralimentation,
- ajuste le débit à injecter pour limiter les fumées.
- Le capteur de température d'air informe le calculateur de contrôle moteur de la température de l'air admis dans le moteur.
Il est constitué d'une thermistance de type CTN.
Grâce à cette information, le calculateur de contrôle moteur :
- - calcule le volume d'air théorique,
- calcule l'avance à l'injection,
- calcule le débit d'injection,
- active, éventuellement, le chauffage additionnel.
Capteurs optiques (rayonnement)
Cellule photoconductrice, photodiode (simple ou avalanche).
Capteurs photo-émissifs : cellule à vide, cellule à gaz, photomultiplicateur.
Détecteurs thermiques : thermocouple, bolomètre (infrarouge), détecteur pyro-électrique.
Capteurs de position et déplacement
- Une partie fixe, une partie mobile liée à l'objet en déplacement (Dx).
Détecteur magnétique :
- interrupteur ILS (ampoule Reed commandée par aimant), intensité limitée (1.5 A).
- Potentiomètres résistifs, inductifs, capacitifs ou digitaux.
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- boîtier contacteur papillon
- état de fonctionnement : pleine charge, ralenti (coupure en décélération)
- potentiomètre de papillon des gaz :
- informe le calculateur de la position du papillon des gaz,
reconnaissance des positions : "pied levé" et "pied à fond",
stratégies d'accélérations, de décélérations, et de coupures d'injection (papillon fermé, régime moteur > 1500 ou 2000 tr/mn, rétablissement à 1100 ou 1300 tr/mn).
pleine charge : papillon des gaz 10° avant pleine ouverture.
alimenté en 5V par le calculateur, transmet à ce dernier une tension variable en fonction de la position du papillon.
il assure également un fonctionnement en mode secours en cas de défaut du capteur pression d'admission.
- Détecteur photoélectrique :
- passage d'un objet à travers un faisceau lumineux,
système de proximité : émetteur (diodes LED, ampoule, lentille), récepteur (phototransistor, amplificateur, élément de commutation), faisceau,
détection d'objets réfléchissants, lisses ou translucides,
système barrage : émetteur, faisceau, récepteur, portée 20 mm à 30 m, détection de matériaux opaques.
système reflex : émetteur/récepteur, faisceau, réflecteur multiprisme (catadioptre, diamètre 20 à 80 mm), portée 1 m à 30 m, détection d'objets non réfléchissants en ambiance relativement propre, influence des sources lumineuses extérieures.
portée 20 mm à 2 m.
Capteurs de déformation (force ou couple)
- Capteurs de force ou de couple
Jauges de contrainte (extensiométrie) : variation de résistance, traction-compression.
- Capteurs piézo-électriques métalliques (quartz, tourmaline, céramique), à mécano-striction (variation de m ou de Bs).
Semi-conducteurs
Jauges de contrainte (extensiométrie) : variation de résistance, traction-compression.
Extensomètres à corde vibrante ou capacitifs.
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- Capteur de pression de type piézo-électrique :
- pression agissant sur une plaquette de silicium monocristallin supportant 4 piézo-résistances,
montage en pont de Wheastone alimenté en 5 V par le calculateur délivrant en retour une tension proportionnelle à la pression
mesurée (787.5 mm Hg Usortie 4.75 V, 600 mm Hg 3.45V, 400 mg 2.10 V),
2 thermistances (compensation des écarts dus à la température).
- - Capteur de pression absolue de type capacitif (pressostat de réfrigération, moteur PSA DW10)
- Monté sur le circuit de réfrigération, en amont de l'évaporateur, il mesure la pression du fluide frigorigène.
Il s'agit d'un capteur de pression absolue de type capacitif (mesure du changement de capacité entre deux électrodes).
Le capteur comprend un module de détection capacitive en céramique et un module de conditionnement des signaux qui convertit la variation de capacité en une variation de tension de sortie.
Comme dans un condensateur, la distance de séparation entre les électrodes influe sur la valeur de la capacité. En réponse à la pression appliquée, la valeur de séparation varie, entraînant une variation de la capacité.
Grâce à cette information, le calculateur de contrôle moteur :
- - gère la vitesse de rotation du groupe moto-ventilateur,
- gère l'autorisation d'enclenchement du compresseur de réfrigération.
Capteurs de proximité
- Pas de liaison mécanique avec l'objet à détecter (Dx).
Couplage par B = f(Dx)
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- Capteurs inductifs :
- oscillateur générant un champ électromagnétique haute fréquence à l'avant de la face sensible (bobine logée dans une ferrite magnétique ouverte),
la présence d'un objet entraîne la diminution de l'amplitude d'oscillation (courant de Foucault) et le changement d'état de la sortie amplifiée,
portée (entrefer) 0.5 à 20 mm (60 mm exceptionnellement), environnement sévère (poussières, huiles, chocs, vibrations, etc.).
- Capteur inductifs à réluctance variable, à courants de Foucault, à effet Hall.
Capteurs à courants de Foucault.
Capteurs capacitifs.
- détection d'objets isolants ou conducteurs,
face sensible constituée par les électrodes d'un condensateur,
un matériau de permittivité > 1 modifie la valeur de la capacité de couplage et provoque des oscillations,
portée 0.5 à 15 mm, environnement sévère (poussières, huiles, chocs, vibrations, etc.).
- Capteurs à effet Hall.
Capteurs magnéto-résistifs.
- Capteurs à ultrasons (détecteur de mouvement) :
- système à ultrasons (fréquence supérieure à 20 kHz),
générateur acoustique piézo-électrique (transducteur) :
- disque de cristal (e ¸ 0.2 mm) dont l'épaisseur varie sous l'influence d'un champs électrique (vibration mécanique sous l'effet d'une tension alternative),
vibrations intenses quand la fréquence de la tension appliquée entre en résonance avec la fréquence propre du disque, ondes émises à 40 kHz.
- récepteur :
- amplificateur H.F., démodulateur (redresseur), séparation de la porteuse à 40 kHz,
mélange basse fréquence restant atténué par un réglage de sensibilité,
pilotage d'un amplificateur (commutation).
- - Capteur inductif (régime moteur, moteur PSA DW10)
La mesure de référence angulaire et de vitesse de rotation s'effectue par un capteur passif fixé sur le carter d'embrayage et placé en regard d'une couronne de 58 dents (60-2) montée sur le volant moteur.
Ce capteur est constitué d'un aimant permanent et d'un bobinage qui est le siège d'une force électromotrice induite par variation de flux, variation provoquée par le passage de chacune des dents de la couronne sous le capteur.
La fréquence à laquelle se produisent les impulsions provoquées par les 58 dents de la couronne représente la vitesse de rotation du moteur.
Le passage à zéro de la tension induite due aux deux fausses dents représente la marque de référence. Le flanc descendant de la première alternance qui apparaît se situe à 114° avant le PMH.
- Suite à sa mise sous tension, le calculateur attend de recevoir des signaux "dents". Lorsqu'ils apparaissent, il attend que le régime soit significatif, puis recherche les deux dents manquantes.
A chaque PMH, le calculateur moteur se fonde sur le temps écoulé depuis le PMH précédent pour calculer le régime moteur.
Le calculateur doit, après sa détermination, rester synchronisé, et effectuer tous ses travaux à des instants précis du cycle moteur, convertis en "nombre de dents".
Grâce à cette information, le calculateur de contrôle moteur :
- - détermine le régime de rotation,
- détermine la position du vilebrequin,
- détermine l'avance à l'injection (injection pilote et principale),
- régule la haute pression carburant,
- calcule le débit d'injection (démarrage, ralenti, marche normale et pleine charge),
- calcule la régulation poste à poste
- autorise le recyclage des gaz d'échappement.
- Capteur à effet Hall (référence cylindre, moteur PSA DW10)
- Le calculateur a besoin dune référence de cylindre afin de pouvoir phaser la commande des injecteurs en mode séquentiel (cylindre par cylindre dans l'ordre 1-3-4-2).
Pour cela, il reconnaît le PMH en compression de chaque cylindre grâce à l'information fournie par ce capteur.
De type à effet Hall, il est implanté sur le cache arbre à cames en regard d'une roue cible fixée en bout d'arbre à cames.
L'élément essentiel de ce système est une plaquette d'épaisseur infime de 1,2 mm de côté.
Cette plaquette est parcourue par un courant entre ses points A et B. En absence de tout champ magnétique, on ne recueille aucune tension entre les points équidistants E et F.
Lorsque Ion applique un champ magnétique S-N perpendiculairement à la plaquette, on recueille une tension de Hall très faible (0,001) volts entre les points E et F. Celle-ci provient de la déviation des lignes de courant A.B par le champ magnétique, dans la mesure où les deux conditions simultanées de courant électrique et champ magnétique sont réalisées.
Dans notre application; la plaquette Hall est soumise au flux magnétique lorsque la cible de l'arbre à cames passe devant le capteur.
Un étage électronique intégré au capteur délivre au calculateur un signal amplifié et logique ayant les caractéristiques suivantes
- - La cible est face au capteur : état bas, signal de sortie égal à 0 volts
- La cible n'est pas face au capteur : état haut, signal de sortie égal à 12 volts
- Afin d'assurer un fonctionnement stable et sûr il est impératif de respecter une valeur d'entrefer entre la cible et le capteur de 1,2 + 010 mm
Nota : Les capteurs neufs sont munis d'un pion plastique qui permet de respecter entrefer au montage il est détruit au premier démarrage moteur
- Synchronisation
- Au démarrage, le calculateur s'assure que, sur deux tours vilebrequin, le signal capteur de référence a changé de niveau au moins une fois. Ensuite le calculateur regarde si les créneaux du signal capteur de référence sont bien positionnés par rapport au signal du capteur de régime moteur.
Au premier PMH le front de la cible est à l'état haut (12 volts) : dans ce cas il s'agit du PMH compression du cylindre n° 1.
Les trois PMH suivant auront un signal cible à l'état bas (0 volts).
- Grâce à cette information, le calculateur de contrôle moteur :
- - détermine le cylindre en PMH compression (une seule fois au démarrage moteur),
- synchronise l'injection et le vilebrequin (une seule fois au démarrage moteur).
- L'injection est interdite pendant la phase démarrage dans les cas suivants :
- - pas de signal d'arbre à cames,
- les changements de niveaux de signal référence cylindres ont lieu en dehors des fenêtres calibrées (mal positionné par rapport au signal vilebrequin),
- non-plausibilité dynamique du signal vilebrequin (variations de régime anormales>)
- Capteur à effet Hall (pédale d'accérérateur, moteur PSA DW10)
- Ce capteur informe le calculateur de contrôle moteur de la position pédale d'accélérateur, il traduit donc la volonté du conducteur
De type à effet hall alimenté sous 5 Volts, il est fixé dans le compartiment moteur et entraîné par la pédale d'accélérateur via un câble de commande.
Nota : Ce capteur n'est pas réglable, c'est la tension du câble de commande qui est réglable (X).
Son fonctionnement repose sur un principe magnétique sans contact.
La rotation du secteur tournant, relié au câble de la pédale d'accélérateur, modifie la position relative d'un aimant par rapport à des collecteurs de flux.
Ainsi, plus l'angle d'enfoncement de l'accélérateur est important, plus la plaquette Hall est transpercée d'un faisceau important de lignes de champ.
La tension de Hall étant proportionnelle au flux magnétique auquel est soumise la plaquette, elle sera donc proportionnelle à la position de la pédale d'accélérateur
D'un point de vue mécanique, le capteur possède des ressorts de rappel pour ramener la pédale en position de repos ainsi que pour fournir un effort sous le pied du conducteur et assurer un certain confort et dosage.
L'ensemble se présente comme un système indémontable.
- Un étage électronique amplifie et met en forme la tension de Hall de manière à délivrer deux signaux linéaires U1 et U2 tels que : U1 / U2 = 2.
Deux signaux dont le rapport est connu, permettent de détecter un défaut capteur par le biais d'un test de plausibilité entre les deux signaux.
Le calculateur relève les signaux de tension du capteur U1 et U2, et en déduit (grâce à une table de conversion) à partir du rapport U1 / UA et U2 / UA une position relative de l'accélérateur sous la forme : angle pédale en pourcentage.
La valeur relevée peut se trouver dans 5 zones différentes définies par des seuils :
- - zone basse de diagnostic,
- zone de ralenti,
- zone de travail,
- zone pleine charge
- zone haute de diagnostic.
- Grâce à cette information, le calculateur de contrôle moteur
- - détermine la volonté du conducteur,
- calcule le débit d'injection total (correspondant à la volonté du conducteur>,
- autorise ou interdit l'activation du compresseur de climatisation
- détermine la charge moteur
Capteurs tachymétriques (vitesse)
Génératrice tachymétrique (w) à courant continu ou alternatif.
Tachymètre linéaire.
Tachymètre angulaire à impulsions à réluctance variable, à courant de Foucault, à effet Hall.
Gyromètres.
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- Capteur inductif.
- bobine enfermée dans un boîtier plastique, fixé sur le tachymètre,
signaux sinusoïdaux, valeur de tension moyenne continue proportionnelle à la vitesse.
- Capteur de vitesse véhicule à effet HALL :
- situé en sortie de boîte de vitesses,
alimenté en 12 V, génère un signal carré dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du véhicule.
- Accéléromètre :
- système masse-ressort, ressort supportant 4 résistances montées en pont :
- 2 modifient leur résistance au cours du mouvement, signal de tension proportionnel à la décélération.
Capteurs d'accélération, de vibration, de choc
Accéléromètres piézo-électriques, piézo-résistifs.
Capteurs à mesure de déplacement à potentiomètre ou inductif, asservis.
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- capteur de cliquetis :
- accéléromètre à large bande à fréquence propre supérieure à 25 kHz,
élément actif en céramique piézo-électrique (F ¸6.3 kHz), revêtement plastique assurant l'isolation thermique,
température admissible de service 130°.
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sonde Lambda de régulation en oxygène
implantée sur l'échappement, système en boucle fermée,
elle délivre au calculateur une tension signalant la teneur en oxygène des gaz d'échappement : mélange riche tension ¸O.8 V, mélange pauvre tension sonde ¸ O.1 V.
dispositif de réchauffage interne lui permettant d'atteindre rapidement sa température de fonctionnement (supérieure à 350°C).
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