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Electricité - Les capteurs

 
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Jegue
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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:50 (2011) Répondre en citant

Les capteurs - Généralités Principe
Conversion d'une grandeur physique en grandeur électrique


Qualités recherchées
Linéarité : s ne dépend pas du point m
Bande passante : s ne dépend pas de la variation de m sur un large intervalle de fréquences
Longévité : s ne varie pas dans le temps
Absence de grandeur d'influence : s ne dépend pas d'autres grandeurs physiques

Informations à saisir
Information analogique : l'amplitude du signal varie de façon continue.
Information binaire : deux valeurs possibles, 0 ou 1.

Modulation d'amplitude : analogique : amplitude variant selon le temps t.
binaire : amplitude faible 0, grande amplitude 1 (filtres).
Modulation de fréquence : variation du temps t selon la fréquence (t = 1/F).
Modulation d'impulsion : variation de t en fonction des évolutions de l'information.
Grandeurs d'influence
Pour en diminuer l'importance, il est nécessaire de : contrôler leur influence et de protéger le capteur,
stabiliser leur grandeur,
compenser leur influence.
Le plus importantes sont : la température,
la pression,
l'accélération,
les vibrations,
l'humidité,
les champs magnétiques,
la tension d'alimentation (amplitude et fréquence).
Capteur passif
La grandeur de sortie s est une impédance (Z) résistive, inductive et capacitive.

Température : thermo-résestivité r.
Rayonnement : photo-résistivité r.
Champ magnétique (position) : magnéto-résistivité r.
Déplacement, position, etc. : perméabilité magnétique m (capteur inductif).
Force (déformation) : piézo-résistivité r.
Position, proximité, pression, etc. : permittivité e (capteur capacitif).

Un capteur passif nécessite un circuit électrique extérieur (conditionneur) pour traduire l'évolution de la grandeur d'entrée : montage potentiométrique,
pont d'impédance,
oscillateur,
amplificateur sopérationnel.
Capteur actif
Il se présente, vu côté sortie, comme un générateur.
s peut être une tension, un courant (intensité) ou une charge (résistance).
Un capteur actif délivre un signal électrique directement lié à l'évolution de la grandeur d'entrée.

Température : effet thermoélectrique, sortie en tension.
T1 --> e(T1)
Rayonnement : effet photovoltaïque, sortie en tension ou en intensité.
F --> e(F) ou i(F)
Champ magnétique (position) effet Hall, sortie en tension.
B --> UH(B)
Vitesse effet d'induction électromagnétique, sortie en tension.
w --> e(w)
Force, pression et accélération effet piézo-électrique, sortie comme charge électrique.
F --> q(F)
Capteurs proportionnels ou incrémentaux :
principe : grandeur à mesurer en entrée,
étage d'entrée (change la nature de la grandeur),
étage intermédiaire sensible (apport d'énergie, change la nature de la grandeur),
unité de traitement (fournit un signal utilisable),
signal de sortie analogique : proportionnel à la grandeur à mesurer (proportionnel),
numérique : commande de commutation électrique ou pneumatique.
Signal numérique : lecteur/codeur
règle/curseur (déplacement rectiligne), disque (déplacement circulaire),
code à barres,
carte magnétique.

Numérisation des signaux Echantillonneur bloqueur : il permet de bloquer les données pendant les conversions.
Convertisseur analogique/numérique (CAN).
Convertisseur numériques/analogique (CNA).
Filtre de lissage des paliers de sortie du CNA.
Convertisseur analogique/numérique (CAN) Il transforme une variation continue de tension en une série de valeurs mathématiques (sans énergie) codées.
Codage des valeurs : binaire naturel (nombres non signés), complément à deux (nombres signés), code binaire signé.
Quantification : Elle associe la plus petite variation mesurable entre deux valeurs codées distinctes en sortie (quantum ou résolution).
Convertisseurs : convertisseur parallèle ("Flash") : très rapide mais nécessite 256 convertisseurs pour 8 bits.
convertisseur série.
convertisseur à pesées successives : temps de conversion constant.
convertisseur à double rampe : première rampe à temps constant, deuxième rampe à pente constante.
convertisseur triple rampe : comptage en deux temps, large puis plus long et plus précis des faibles valeurs. Convertisseur numériques/analogique (CNA) Il traduit une entrée numérique, codée sur n bits, en une grandeur de sortie analogique.

Codage Conversion en décimal.
Conversion binaire : en octal (tranches de 3 bits), en hexadécimal (tranches de 4 bits)
Conversion en binaire réfléchi (addition sans retenue) puis en binaire naturel (BR ou BN, lu de gauche à droite).
Circuit arithmétique Additionneur, soustracteur, comparateur, contrôleur de parité, multiplicateur.
Unité arithmétique logique (AUL) addition, soustraction, comparaison,
opérations logiques ET, OU, NON ET, NON OU et OU exclusif (NOR). Multiplexeur/démultiplexeur Il permet l'envoi à distance les informations issues d'un grand nombre de sources d'information.


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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:50 (2011)

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Jegue
Invité

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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:51 (2011) Répondre en citant

Technologie des capteurs 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.
-
-

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.
-
-

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.

-

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 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)
-
-

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 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.

-
-
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.
-
-

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°.
-
-


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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Jegue
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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:51 (2011) Répondre en citant

Capteur de phase (arbre à cames) Cam Timing Formulae The 3.8L Buicks (General Motors) powerplants have come with Distributorless Ignition Systems for many years.
As time goes by and wear takes place, diagnostics become tougher.
In these engines it is impossible to check for chain stretch without removing the cam sensor.
A simpler way is to use your labscope to see the relationship in real time.
By doing some basic math, with some basic formulae, you can determine exactly how much stretch is in the timing components.
The formulae work with early and late (fast-start) versions with a little twist for the latter.


Crank speed (CS) The picture shows the relationship of the cam and crank signals as the engine is running.
Converting degrees of crank rotation to time per degree allows computation of the timing points.
To accomplish this you first measure the time of one wave from RISING EDGE to FALLING EDGE of the crank signal and divide by the number of degrees that wave represents.
In this case (picture) the time factor is 12.0 milliseconds.
Since the crank signal depicted is from a 3X source, you would have 3 equal low and high points per crank revolution therefore 60 degrees per wave.
To calculate the time per degree you divide 12.0 by 60.
This equals .200 milliseconds per degree (ms/degree).
Formula #1 - CS (ms/deg) = milliseconds per wave / degrees per wave

Timing point (TP) The key reference for this calculation is the rising edge of the crank sensor.
After calculating the crank speed, the point of top dead center (TDC) is next.
This point, from factory manuals, is 10 degrees BTDC.
Multiplying the crank speed figure by 10 calculates the TDC point.
In this case this would be 2.00 milliseconds (.200 X 10).
Moving a cursor to a position to the right of the rising edge of the crank signal by the amount calculated (2.00 milliseconds) locates TDC.
Cursor X2 in the upper waveform indicates TDC of number 1 cylinder.
Formula #2 - TP (ms) = CS X degrees of timing point

Cam timing point The final step is to calculate the cam timing point of the cam sensor.
The falling edge of the cam sensor signal represents this point.
This point, from information in the past, has been said to be at 25 degrees ATDC.
This figure is only published for turbo versions of this engine as the cam sensor position has to be set manually.
All other versions of the SFI engine have this position fixed in the timing chain cover.
From my testing I have found this position to be at 18 degrees ATDC.
This has to be taken into consideration when performing this check on non-turbo engines as using the turbo figure will lead to some confusing results (ie. advanced cam timing).
Finding the timing point requires using the previous formula (#2). The timing point for this example (using 18 degrees) would be 3.60 milliseconds after of the TDC mark (.200 X 18). Running a cursor to the right of the TDC point by this amount (3.60 ms) should allow the cursor to intersect with the falling edge of the cam signal. If the cursor has to go further than this amount then cam timing is retarded. In this case for every .200 ms the cam timing is retarded 1 degree.
In order for the calculations to work out properly, the exact timing point, in degrees, for the cam sensor must be known.
If the intersection point in the lower waveform occurred at 5.0 milliseconds ATDC, this would indicate late cam timing.
Subtracting 3.60 from 5.0 gives 1.4 milliseconds difference.
Dividing the difference by the crank speed (.200) will give the amount, in degrees, of cam retard.
From the above figures this equates to 7.0 degrees of retard.


Fast start engines When the 3800 fast start engines came out, the crank signal changed from a 3X to a 18X configuration.
This provided a crank speed reference with increased resolution amongst other things.
This signal unfortunately is not uniform in the high and low sections.
The high portion comprises 60 % of the signal.
Therefore to calculate the crank speed (CS) for this signal, it is required to measure the signal over one complete cycle (rising edge to rising edge) and divide by 20.

Cam timing and driveability Keep in mind that 4 degrees off will cause driveablity problems in the form of lower manifold vacuum which equates to a lower MAF reading which causes a leaner fuel calculation.
This will in turn cause a higher fuel correction and you will see this in a shifting Block Learn number.
In some rebuilt motors the main bearing saddles are line bored.
Depending on the amount of metal removed during this operation, the cam will already have some retard.
This comes from the fact that the cam and crank centerlines are now closer together and the timing chain will have more static slack.
Rule of thumb is for every .005 removed approximately 2 degress cam retard will occur.


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Jegue
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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:51 (2011) Répondre en citant

Capteurs de proximité
(source Ducellier)


Le capteur de proximité également appelé capteur de position, permet de repérer la position angulaire, information nécessaire au calculateur électronique afin de déterminer le point d'allumage de la courbe d'avance.
Il est composé d'un circuit intégré, d'une bobine de détection constituant la tête, et de composants nécessaires à l'alimentation, la protection du circuit et à la génération du signal de sortie.
Le fonctionnement du capteur de proximité est basé sur le principe de l'amortissement d'un circuit oscillant par une pièce métallique.


Lorsqu'un pion métallique (disposé sur le volant moteur) passe devant la self du circuit oscillant, la variation de l'amortissement est détectée et la sortie "S" passe de 12 V ± 0,8 V à 6,2 V ± 1 V.
Cette fonction est construite autour d'un circuit intégré dont voici le synoptique :



Points forts de ce capteur : Détection de la position à très faible vitesse.
Faible encombrement.
Fiabilité liée à la technologie.
Fonctionnement sous des conditions extrêmes, de 6 volts (cas d'une batterie déchargée) à 24 Volts (cas d'un démarrage avec deux batteries en série).
Fonctionnement sous une température de - 30°C à + 125°C.

Schéma électrique :


Rôle des composants : D3 : protection contre les surtensions inverses dues à l'allumage.
R1, Dx2, C1 : limitation de la tension d'entrée et filtrage.
Dz1 : limitation de la tension de sortie à 6 V.
C3, C4, R4 : filtrage du signal de sortie.
C2 : entretien de l'oscillation de L.
R2 : résistance d'ajustement de l'entrefer.


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Jegue
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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:52 (2011) Répondre en citant

Capteurs magnétiques à effet HALL
(C. de Mauby, Radio Plans 11.1984) Note : Ce capteur (capteur à effet Hall bipolaire / Hall-effect switch / Digital Position Sensor) est cité ici pour l'exemple, un système ancien mais peu compliqué valant souvent mieux qu'un tout neuf mais incompréhensible pour le non-spécialiste.
Il semble correspondre (à vérifier) au TLE 4905 (Conrad ou au HB 181-1463 (Radiospare, entre autres.
Une visite chez Allegro MicroSystems perrmettra de compléter ces informations en ce domaine (en anglais, of course), et plus particulièrement la A1101, A1102, A1103, A1104, and A1106 Continuous-Time Switch Family.



capteur plat SAS 250 de chez Siemens
Il s’agit d’un petit capteur plat référencé SAS 250 de chez Siemens. Les faibles dimensions de ce composant alliées à un brochage rectiligne au pas normalisé permettent une utilisation des plus simples.
En premier lieu nous allons rapidement expliquer ce que représente l’effet HALL.
Considérons une plaquette de faible épaisseur réalisée en matériau conducteur et possédant à chacun de ses quatre côtés une électrode de contact. Si nous faisons passer un courant continu entre deux côtés, il y a circulation d'électrons dans le matériau. Si maintenant nous la soumettons à un champ magnétique dont les lignes de champ sont perpendiculaires à la plaquette, le courant d'électrons vu précédemment est naturellement soumis à une force dite force de LORENTZ. Le trajet de celui-ci est donc dévié. Nous avons donc apparition d'une concentration d'électrons sur l'un des côtés de notre plaquette, au détriment de l'autre donc l'apparition d'une force électromotrice entre ces côtés. Cette tension est proportionnelle au champ magnétique et au courant traversant la plaquette, ainsi qu'inversement proportionnelle à l'épaisseur du matériau.


Nous avons : US = (KH/d) . I . B0 avec US = tension de sortie (mV), KH = constante de HALL (Cst),
I = courant de traversée (mA), B0 = induction magnétique (mT)

En utilisant comme matériau de fines couches de semi-conducteur, la tension US va pouvoir atteindre en sortie quelques dizaines à quelques centaines de millivolts.
Cette tension est ensuite amplifiée puis, par l’intermédiaire d’une électronique intégrée sur le substrat, soit recueillie en sortie, cas des capteurs à effet HALL dont la tension de sortie est proportionnelle au champ magnétique, soit encore soumise à une électronique de commutation, la sortie étant effectuée par deux transistors pouvant supporter chacun une intensité de 30 mA.


Organigramme complet du SAS 250

Caractéristiques techniques :

BoîtierFonctionSortiesU alimQ°C
plastique plat
4 broches
interrupteur
magnéto-sensible
dynamique
2 x 30 mA
4.75 à 27 V-40°C à + 125°C

Signalons que des capteurs HALL de caractéristiques voisines existent chez d’autre fabricants, notamment Sprague. Le constructeur nous indique en outre que l’enclenchement se fait pour une induction de 650 gauss maximum et le déclenchement pour une induction de 100 gauss minimum. Rappelons à ceux qui l’auraient oublié que le Gauss, symbole Gs, est le décimillitesla c’est à dire que : 1 Tesla = 1 Weber / m2 = 104 GaussLe tesla étant l’unité induction magnétique, qui n’est pas une force, mais une grandeur magnétique. Les applications les plus couramment utilisées avec les capteurs magnéto sensibles à effet HALL sont généralement situées dans les limites de détection identiques aux systèmes à ILS. Cependant, leur mise en oeuvre étant très simple et leur vitesse de commutation pouvant être relativement élevée, nous allons pouvoir les employer dans des montages quelques peu différents de ceux vus précédemment.


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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:52 (2011) Répondre en citant

Allumage électronique à capteur SAS 250


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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:52 (2011) Répondre en citant

Montage à Thyristor

Contrairement aux montages classiques qui utilisent le rupteur pour la commutation du thyristor de décharge, le système proposé permet d’éviter toutes pièces mécaniques et peut fonctionner à des régimes notablement plus élevés qu’avec l’emploi de vis platinées.
Comme nous le voyons, il suffit d’employer un petit capteur plat magnéto-sensible à effet HALL allié à une électronique classique d’allumage électronique. A cet effet le capteur est placé devant une lame en rotation comportant un petit aimant. Il va de soi que lorsque l’aimant se trouve en regard du capteur, le transistor de celui-ci devient conducteur et le condensateur de 10 nF se décharge à travers la résistance de 100 W, puis dès que l’aimant en rotation quitte la surface sensible du capteur, le transistor de sortie se rebloque et le 10 nF se rechargeant à travers la 270 W, le thyristor devient conducteur.
A ce moment le condensateur de 0,47 mF / 600 V qui était chargé à 400 V se décharge brusquement dans le primaire de la bobine d’allumage, et nous avons l’étincelle de haute tension.
Le montage est donc très simple et de fonctionnement sûr.
Le montage est entièrement statique et il n’y a aucune pièce mécanique en mouvement.
Il suffira de placer judicieusement un petit aimant à l’extrémité de l’arbre à came.
La réalisation du convertisseur haute tension 400 V n’offre pas de difficultés particulières, le montage le plus simple paraissant être celui du transformateur monté en élévateur avec deux transistors de puissance oscillants au primaire.
...
Pour en terminer avec cette réalisation, précisons que le thyristor doit être un modèle sensible de IG inférieur ou égal à 10 mA.


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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:53 (2011) Répondre en citant

Allumage électronique à capteur SVB 566

Une autre réalisation à capteur plat réside en l'emploi d'un modèle SVB 566 de chez Siemens.



Le montage a été optimisé par l'emploi d'un circuit intégré de type TAA 861 et l'ensemble complémentaire de sortie permet une commutation franche.
La LED de signalisation pourra être remplacée par une charge quelconque, relais ou autre,
en rapport évidemment avec la tension d'alimentation et les caractéristiques du transistor de sortie.


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MessagePosté le: Mar 1 Fév - 01:53 (2011) Répondre en citant

Allumage électronique à capteur SVB 566

Une autre réalisation à capteur plat réside en l'emploi d'un modèle SVB 566 de chez Siemens.



Le montage a été optimisé par l'emploi d'un circuit intégré de type TAA 861 et l'ensemble complémentaire de sortie permet une commutation franche.
La LED de signalisation pourra être remplacée par une charge quelconque, relais ou autre,
en rapport évidemment avec la tension d'alimentation et les caractéristiques du transistor de sortie.

Capteurs magnétiques à tension de sortie proportionnelle
(effet HALL)
(C. de MAUBY, Radio Plans 12.1984)

Capteur de position KSY 10

Le capteur de position KSY 10 est un micro-capteur à effet HALL. Il est livré dans un très petit boîtier circulaire en moulé et comporte quatre broches de sortie. Le système générateur de HALL est implanté sur un substrat GA As.
Lorsque ce composant est alimenté à courant constant, la tension de sortie est directement proportionnelle à l'induction magnétique B0 à laquelle la surface sensible du capteur est exposée. Nous donnons ci-dessous les caractéristiques principales de ce capteur.

Courant nominal5 mA
Tension de HALL en circuit ouvert pour B0 = 0.2 T et 1 T200 ± 30 mV
Résistance interne900 à 1 200 W
Linéarité - flux 0 à 0.5 T< ± 0.2 %
Linéarité - flux 0 à 1 T< ± 0.7 %
Température d'utilisation40 à 175°C
Coefficient de température circuit ouvert- 0 à 0 %:C
Sensibilité circuit ouvert190 à 260 V/AT
Poids0 g

Nous donnons en outre les applications typiques qui peuvent être réalisées à l'aide de ce capteur.
A - La tension de HALL UH en sortie du KSY 10 dépend de la distance d entre capteur et aimant, la tension de sortie décroissant de façon exponentielle lors de l'augmentation de d.
B - Si un aimant est placé au dessus du capteur magnétique à une distance constante d, la tension de sortie UH aura la forme de la courbe donnée par la figure. Lorsque pôle de l'aimant et surface sensible sont exactement en regard l'un de l'autre, la courbe en forme de cloche admet là un maximum.
C - En plaçant les pôles de l'aimant conformément au schéma et à une distance d maintenue constante, nous obtiendrons en sortie une tension de HALL variant pseudo sinusoïdalement en fonction du déplacement de l'aimant. La courbe passe par zéro lorsque l'aimant se trouve en regard du capteur.
D - Une petite pièce d'acier est placée en regard de la surface sensible du capteur à une distance variable d. Celui-ci est monté sur le pôle Nord d'un aimant permanent. Lorsque la distance d entre le capteur et la pièce métallique va être modifiée, la concentration du flux magnétique va décroître identiquement à la tension de HALL.
E - Enfin, si cette même pièce d'acier placée à une distance constante d du capteur, subit un déplacement D, la tension de sortie HALL est en forme de cloche avec décalement de l'axe des abscisses et maximum lorsque la pièce métallique sera en regard du capteur.
Comme nous pouvons le deviner, toutes ces applications pourront trouver aisément un caractère utilitaire et nous allons voir maintenant un montage pratique réalisé avec un autre circuit intégré à effet HALL de tension de sortie proportionnelle au champ magnétique.
Il s'agit du SAS 231 W de chez Siemens (Boîtier - plastique miniature, 6 broches de sortie).


Capteur magnétique SAS 231 W Siemens. Us proportionnelle à B0
De faibles dimensions comme le précédent, mais beaucoup plus facile à se procurer et de faible coût, il permet lui aussi des applications fort intéressantes. Le lecteur trouvera ci-dessous les caractéristiques de ce petit circuit

CaractéristiquesParamètreConditions
de test
Valeur
intérieure
Valeur
typique
Valeur
supérieure
Tension d'alimentation maxiVs
0
18 V
Courant de sortie maxiI0

10 mA
Tension d'alimentationVs
4,75 V
15 V
Courant de sortieI0


5 mA
Température de fonctionnementTamb
0
70°C
Courant d'alimentation
en boucle ouverte
IsRL = infini
6 mA10 mA
Tension de sortieV0RL = 10 kW0 VVs - 2 V
Sensibilité
(sans ajustement)
S
60 mV/mT100 mV/mT140 mV/mT
Composante nulleB0V0 = 0.5 V- 35 mT
35 mT
Erreur de linéaritéeV0 = (Vs/2)2 %

Coeffcient de températureaTam 60 à 70°C
0.4 mT/K

Schéma d'application :


Il s'agit essentiellement d'un montage de mesure pour lequel nous aurons besoin de deux tensions d'alimentation. Une de référence de valeur 3 V appliquée à la broche 3 par l'intermédiaire d'une résistance de 1 kW et d'un potentiomètre linéaire multitours de 10 kW.
Cette tension pourra fort bien être élaborée à l'aide d'une Zener programmable permettant l'ajustement exact et précis à + 3 V.
L'autre tension requise est évidemment la tension d'alimentation du circuit qui comme nous l'avons vu dans le tableau de caractéristiques peut être comprise entre 4,75 V à 15 V.
Le potentiomètre multitours de 10 kW permettra d'ajuster la tension appliquée au point 2 du SAS 231 W, et avec l'autre ajustable multitours de même valeur connecté entre la sortie et le 0 V, on pourra régler la sensibilité de 60 mV/mT à 140 mV/mT, ceci sans alignement.


deux familles de courbes Us = f(B0) pour trois valeurs de la tension d'alimentation Us
et suivant que le montage est avec ajustement ou non.

Ce petit montage de mesure de l'induction magnétique pourra être utilisé avec tous les cas de figure des schémas A à E vus précédemment.
Dans des domaines plus pratiques, il pourra servir de base pour la réalisation d'appareils comme accéléromètre, gaussmètre et dans tous circuits électroniques de mesure de champs magnétiques alternatifs ou continus.


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