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Les capteurs de vitesse de rotation

1. Les capteurs de vitesse

accessoires qui le constitue. Le capteur de vitesse en particulier de précision met en cause la sécurité.

de mesurer la vitesse de rotation magnétique et peut aussi se procéder par comptage de lame. Le

dispositif le plus utilisé pour mesurer la vitesse est le tachymètre.

Elle délivre une tension correspondante à la vitesse de rotation. Il est le plus souvent utilisé

fournissent, qui sont relatives à la mesure de la vitesse maximale en tour par minute, la linéarité en

pourcentage et aussi le courant maximal Fig 1. Le cas en est similaire pour les automobiles. Un capteur de vitesse de la rotation du moteur se

place soit sur le carter ou sur les roues pour les voitures avec système ABS, qui transmettra au tableau

de bord la vitesse à laquelle roule la voiture. Les capteurs de vitesse existent en plusieurs marques et des fabricants en font même des

portables. Tel est le cas des radars utilisés par les polices routières pour mesurer la vitesse des

conducteurs.

A : Cible métallique.

B : Elément sensible.

C : Aimant permanent.

D : Capteur à aimant

intégré.

Fig 1: Principe du capteur de vitesse

1.1. Les capteurs inductifs monopolaires

des vitesses de roues et les convertissent en signaux électriques Fig 2. 2

1 Câble électrique.

2 Boîtier.

3 Aimant permanent.

4 Douille.

5 Tige polaire.

6 Bobinage.

7 Fixation.

8 Roue dentée

Fig 2: Les capteurs inductifs monopolaires :

Ce type de capteur produit une

pouvoir

analyser des tensions faibles, une vitesse de rotation minimum est nécessaire, normalement 5 km/h.

1.2. Les capteurs inductifs bipolaires

tions du tableau qui suit seront les mêmes Fig 3. 3

1 Aimant permanent.

2 Pièce polaire.

3 Bobinage.

4 Corps du capteur.

5 Roue dentée.

6 Champ magnétique bouclé

=> Plus grande sensibilité. Fig 3 Les capteurs inductifs bipolaires (Lecture radiale/axiale)

Lecture radiale Lecture axiale

1.3. Les capteurs actifs (généralités)

tension extérieure. Sans cette alimentation en tension, le capteur ne peut fournir aucun signal. Le

nt de types Hall ou magnéto-résistifs qui génèrent une tension en fonction du flux magnétique les traversant. Contrairement au capteur inductif, la tension à évaluer est indépendante de la vitesse de rotation de la roue. Il est donc possible de mesurer la

totale. Cette tension est ensuite transformée en courant par deux générateurs. La fréquence du courant

est proportionnelle à la vitesse de la roue. Ce mode de transmission de signaux numériques via un seul conducteur est nettement moins soumis aux signaux parasites que les capteurs inductifs. 4

1.3.1. Les capteurs actifs à effet Hall

Ils se composent :

traversant (intensité et orientation) Fig 4. (Zone A): 2 signaux alternatifs de quelques microvolts. (Zone B): Transformer en un seul signal. (Zone C): Le signal est amplifié. (Zone D): Le signal est calibré et écrêté pour former un signal carré. (Zone E): Le signal traverse 2 générateurs de courant (7 mA).

Fig 4 : Synoptique interne du capteur

Ce capteur est constitué de 2 cellules à effet Hall décalées.

La variation de champ magnétique générée par la rotation de la roue crée deux signaux alternatifs

de quelques microvolts (zone A).

Ces signaux sont ensuite soustraits et filtrés dans un différentiel (afin de supprimer les parasites)

B). Ce nouveau signal est amplifié (zone C) et passe ensuite

dans un trigger de Schmitt où il est calibré et écrêté pour former un signal carré (zone D). Le signal

passe enfin à travers 2 générateurs de courant montés en parallèle de 7 mA (zone E). Le premier

débite en permanence et définit le niveau bas du signal (7 mA) et le second est commuté pour le

niveau haut (7 tant non sensible aux parasites.

1.3.2. Les capteurs actifs magnéto-résistifs

-résistif (semi-conducteur) est revêtu de fines couches de Permalloy

séparées par des couches de silicium qui modifient leur résistance ohmique en fonction de la direction

et de l'intensité d'un champ magnétique. -résistif est monté dans un pont de Wheaston aux bornes duquel on 5 mesure la variation de tension au passage des champs magnétiques.

Ils se composent :

-résistifs.

La variation de la résistance

chute de tension pilote la partie électronique intégrée placée en aval. La partie électronique intégrée

génère un courant de 7 mA ou de 14 mA.

Fig 5 : capteurs actifs magnéto-résistifs

La Fig 5

mesure magnéto- résistif et font varier sa résistance.

les variations de résistances sont converties en signaux de courant par deux amplificateurs de courant

de 7 mA chacun Fig 6. magnéto-résistif augmente (passage des lignes de champ au courant est au minimum (7 mA). magnéto-résistif diminue (lignes de champ inversées), le courant est au maximum (14 mA).

Etant donné la conception de la piste de

lecture (alternance de pôles nord et sud), on relève un signal de forme rectangulaire évoluant entre 7 et 14 mA dont la fréquence représente la vitesse de rotation de la roue. Fig 6 : principe de fonctionnement des capteurs actifs magnéto-résistifs 6

2. Les capteurs de rotation

Les capteurs de rotation sont un type de capteurs permettant de délivrer une information L'information de vitesse peut alors être déduite de la variation de la position par rapport au temps. Plus le codeur rotatif tourne lentement, plus la déduction de vitesse perd en précision

2.1. Capteurs inductifs passifs

Les capteurs de vitesse de rotat

omme les véhicules par exemple).

Étant donné que la plage de signal pour la détection de signal est définie par le calculateur, la

Fig 7)

Fig 7 : Les capteurs de vitesse de rotation de roues.

2.2. Capteurs actifs

Le capteur actif est un capteur de proximité avec un système électronique intégré qui est

alimenté avec une tension définie par le calculateur. Un anneau multi-pôles peut être utilisé comme

de roue. Dans ce joint sont placés des aimants avec une direction de pôle changeante (Fig 8). Les

résistances magnétorésistantes intégrées dans la commande du capteur détectent le champ

magnétique changeant lors de la r-pôles. 7

1 Anneaux multi-pôles

2 Capteur

3 Boîtier du capteur

Fig 8 : Les capteurs de rotation actifs.

3. Tachymètre analogique ou Numérique

Un tachymètre est un instrument de mesure permettant de déterminer la vitesse de

déplacement d'un objet en mouvement. Le capteur peut être mécanique, optique ou à courants de

Foucault, ou bien consister en un système de conversion du temps et de la distance, sur certaines montres.

La connaissance de la vitesse de rotation d'un moteur est absolument nécessaire et la précision

requise pour la mesure est assez élevée en particulier pour les moteurs spéciaux (turbomoteurs

La vitesse de rotation est mesurée par un tachymètre ou tachometer (en anglais) analogique ou bien numérique. À gauche de la Fig 9 un tachymètre en RPM (Rotations Par Minutes ou nombre de tours/min)

avec totalisateur d'heures de fonctionnement. À droite de la Fig 9 un tachymètre en pourcentage pour

turboréacteurs. 8

Fig 9: un tachymètre en RPM et en pourcentage

Il existe différents types de tachymètres

- Tachymètre mécanique ; - Tachymètre magnétique ; - Tachymètre électrique ; - Tachymètre électronique.

3.1. Tachymètre mécanique

Le tachymètre mécanique est monté uniquement sur les avions monomoteur légers ou le moteur est proche du tableau de bord Fig 10.

Il se compose d'un transmetteur relié au moteur à un arbre entraînement entraîné par un

flexible. Le transmetteur contient un ensemble de masselotte couplé à un mécanisme d'engrenage qui

entraîne une aiguille. Quand l'arbre d'entraînement tourne, la force centrifuge agit sur les masselottes

et les déplace vers l'extérieur. La position des masselottes varie donc avec la vitesse de rotation du

moteur. L'amplitude du mouvement des masselottes est transmise par un mécanisme d'engrenage à

une aiguille, qui indique directement sur l'instrument la vitesse de rotation du moteur. L'étendue de

mesure de ce type de tachymètre est relativement faible de 500 à 3000 tours/min.

Fig 10 : Tachymètre mécanique

9

3.2. Tachymètre magnétique

Le tachymètre magnétique est constitué d'un aimant circulaire à 4 pôles dans l'entrefer

auquel vient se loger une cloche en métal conducteur amagnétique (alliage Cu-Al) solidaire en rotation d'une aiguille indicatrice Fig 11. Lorsque l'aimant est mis en rotation par le câble flexible le reliant au moteur, des courants de

Foucault prennent naissance dans la cloche. Ce flux de courant crée son propre champ magnétique

qui interagit avec la rotation du champ de flux de l'aimant. Le résultat est que la cloche a tendance à

tourner, et avec elle, l'aiguille indicatrice. Un ressort en spiral calibré fixé sur l'axe de la cloche crée

un couple antagoniste pour limité la rotation de la cloche. L'angle de rotation de la cloche sera fonction de la vitesse de rotation de l'aimant.

3.3. Tachymètre électrique

La vitesse de rotation est mesurée par une dynamo dont le rotor est entraîné par la boîte de

transmission des accessoires du moteur GearBox (en anglais). Cette dynamo délivre une force

électromotrice f.e.m. proportionnelle au régime N à mesurer Fig 12. L'indicateur est constitué par un voltmètre directement gradué en valeurs de vitesses de rotation RPM.

Fig 11 : Tachymètre magnétique

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Fig 12 :

3.4. Tachymètre électronique

Le tachymètre électronique est basé sur le comptage d'impulsions électriques par unité de

temps duquel on déduit la vitesse de rotation. Un capteur du type inductif est installé

perpendiculairement à une roue dentée en métal magnétique qui tourne à la même vitesse que l'arbre

du compresseur du moteur dont on veut mesurer la vitesse de rotation. Le passage d'une dent suivi d'un creux de denture, génère une variation de flux magnétique

qui induit dans la bobine une impulsion dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation.

La mesure du nombre d'impulsions permet d'obtenir la fréquence donc la vitesse de rotation Fig 13.

Le signal est ensuite converti en tension par un convertisseur dans un boîtier électronique, et

la lecture se fait en pourcentage d'un régime de référence défini par le constructeur Fig 14.

Fig 13 : Tachymètre électronique

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Tachymètre électronique sans contact

Tachymètre électronique avec contact

Fig 14: Tachymètre électronique sans et avec contactquotesdbs_dbs27.pdfusesText_33

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