Les capteurs.

En automobile, tout devient électronique, l’injection, l’allumage, la climatisation, l’indicateur de vitesse du véhicule, la position des sièges, le freinage…

Tout cela est géré par des calculateurs qui ne sont autres que de véritables ordinateurs.

Cependant, pour fonctionner, ces calculateurs ont besoin d’informations qui sont prélevées sur le moteur, la boite de vitesses, les roues…

C’est le rôle des capteurs.

LES CAPTEURS

Ce sont des sondes, des détecteurs qui sont utilisés dans de nombreuses applications. On peut citer le plus simple des capteurs qui ne sera pas étudié dans ce dossier : le contacteur. (Ex. contacteur de pédale de frein qui permet l’éclairage des feux de stop, contacteur de feux de recul, contacteur de frein à main, d’ouverture des portières, contacteur de papillon pied-levé pied à fond…) Ces capteurs n’informent pas toujours un calculateur mais alimente directement un récepteur (par l’intermédiaire d’un relais dans certains montages)

Sur les automobiles actuelles le contacteur est très peu utilisé car les calculateurs ont besoins de capteurs « évolués ».



LES CAPTEURS DE TYPE RESISTIF

Ce type de capteur est très utilisé. Il peut être construit sur le principe d’un potentiomètre (résistance variable) comme c’est souvent le cas pour la jauge à carburant ou pour relever la position du papillon des gaz et la transmettre au calculateur, soit sous la forme d’une thermistance. Les thermistances sont souvent des pièces électroniques de type CTN c’est à dire à Coefficient de Température Négatif (plus la température augmente, plus la résistance diminue) soit de type CTP Coefficient de Température Positif (plus la température augmente plus la résistance augmente)

C’est le cas du capteur de température d’eau, de température d’air d’admission, de température d’air habitacle, de température d’air de la soufflerie…


Capteur de température d’air d’admission



Capteur de température d’eau moteur

LES CAPTEURS DE TYPE INDUCTIF

Ils sont utilisés pour détecter un moment précis, synchroniser des informations, déterminer des vitesses, compter le nombre de tours…

Souvent ils détectent le passage d’une cible.

Les différents capteurs inductifs sont :

Þ Le capteur électromagnétique

Þ Le capteur à effet Hall



Voici la liste des capteurs inductifs et effet Hall utilisés en automobile:


Doc. Autovolt


Forme des cibles en fonction des capteurs ci dessus :


Doc. Autovolt



A/ Le capteur électromagnétique

C’est un capteur qui envoie un signal analogique au calculateur. Il comporte un enroulement (bobinage) et un aimant permanent. Son câble est généralement blindé pour éviter les parasites sur le signal transmis au calculateur.


Doc. Autovolt

Contrôles à effectuer sur un capteur :

En R1 : continuité 50W à 800W (valeur moyenne à vérifier sur le manuel technique)

En R2 : isolement > 1MW

E : correspond à l’entrefer 0,25 à 1,3 mm maximum.



Doc. Autovolt

A : Phase d’approche dent/capteur, la tension devient positive

B : Phase d’alignement dent/capteur, la tension devient nulle (0 volt)

C : Phase d’éloignement dent/capteur, la tension devient négative




La mise en forme du signal inductif dans le calculateur est de ce type :


Doc. Autovolt

A : Cible à 4 plots symétriques (Allumage)

B : Cible 60-2 dents (information calculateur allumage injection)

C : Détection des dents manquantes (0 double en numérique)




L’étage d’entrée a pour rôle de transformer le signal analogique transmis par le capteur en signal numérique (0 ou 1) utilisable par la partie « logique » du calculateur.

Le calculateur pourra ainsi déclencher le signal d’allumage, d’injection, compter le nombre de tours moteur, calculer et gérer l’avance à l’allumage…suivant le rôle de la cible et du capteur.

B/ Le capteur à effet Hall

Le capteur à effet hall fonctionne en interne comme un capteur inductif.

Cependant, son signal de sortie est directement exploitable par le calculateur, son signal de sortie est donc « numérique ».

Fonctionnement :


Doc. Autovolt


La plaquette de semi-conducteur (P) traversée par un courant dans le sens A vers B est soumise à un champ magnétique Nord / Sud perpendiculaire. Une très faible tension apparaît en E et F.

Cette tension dite « tension de Hall » est due à la déviation des lignes de courant A / B sous l’influence du champ magnétique.

S’il n’y a pas de champ magnétique sur la plaquette, la tension entre E et F est nulle (1)

Par contre, si un champ magnétique apparaît sur la plaquette, la tension entre E et F est présente (2) Cette tension est très faible et demandera d’être amplifiée pour pouvoir être exploitée convenablement.

Pour créer et faire disparaître le champ magnétique sur la plaquette il existe deux solutions :

Þ Déplacer la source magnétique devant la plaquette

Þ Faire passer un écran métallique entre la plaquette et la source magnétique, c’est une solution très employée.

Pour comprendre la réalisation du système et son amplification, nous prendrons l’exemple du générateur d’allumage d’un moteur à 4 cylindres (fig.3)


Doc. Autovolt

Absence de l’écran C :

La plaquette P délivre une tension de Hall qui est amplifiée par A1 ce signal commande alors le transistor T1 qui est passant, la borne S passe à 0 volt niveau logique 0 (fig.1)

Présence de l’écran C :

La plaquette P ne délivre plus de tension, le transistor T1 est « bloqué » non passant donc T1 ne conduit plus (fig.2) Dans ce cas S est égal à 5 volts, niveau logique 1 (fig.4)


Doc. Autovolt
Le contrôle du générateur peut se faire monté ou déposé à l’aide d’un multimètre :

Alimenter les bornes + et 0v.
Un signal en millivolts doit être trouvé en S lorsque l’écran n’est pas présent.


LE CAPTEUR PIEZO-ELECTRIQUE


La piézo-électricité est un phénomène propre à certains types de cristaux (le quartz est le plus connu) ou de céramiques anisotropes. Il apparaît à la surface de ces corps, quand on les soumet à des pressions (capteur de pression absolue), des charges électriques (effet «direct») Inversement, l’application d’une tension électrique sur ces mêmes surfaces donne lieu à une modification des dimensions des cristaux (effet «inverse») Il y a là un moyen de transformer un signal électrique en déformation mécanique et réciproquement.

Ce sont aussi des capteurs capables « d’écouter » une fréquence et de transmettre une image sous forme d’un signal électrique (capteur de cliquetis)


Capteur de pression absolue



Capteur de cliquetis
Doc. Citroën




LES CAPTEURS SPECIFIQUES


La sonde à oxygène est un capteur spécifique aux dispositifs d’injection. Constituée de céramique et d’électrodes en platine, elle fonctionne comme une pile à concentration d’oxygène. Placée dans les gaz d’échappement, elle fournit un signal d’environ 1000 MV (1 volt) en absence d’oxygène (mélange trop riche) et de 100 MV en sa présence (mélange trop pauvre)


Sonde à oxygène ou sonde « Lambda »

Un explicatif du fonctionnement du capteur PMH Hall.

http://www.geea.org/IMG/swf/capteur_vitesse_6.swf