Au cours des dernières décennies, les compteurs de vitesse mécaniques des voitures ont été remplacés par des systèmes électroniques de mesure de la vitesse, dans lesquels les capteurs de vitesse jouent un rôle important.Tout sur les capteurs de vitesse modernes, leurs types, leur conception et leur fonctionnement, ainsi que leur choix et leur remplacement corrects - lisez cet article.
Qu'est-ce qu'un capteur de vitesse
Le capteur de vitesse (capteur de vitesse du véhicule, DSA) est un élément sensible du système électronique de mesure de la vitesse du véhicule ;Un capteur avec ou sans contact qui mesure la vitesse angulaire de l'arbre dans la boîte de vitesses ou dans la boîte de vitesses de l'essieu moteur et transmet les résultats de la mesure au régulateur de vitesse ou au compteur de vitesse du véhicule.
Attention : l'article ne traite que du DSA pour mesurer la vitesse d'une voiture.À propos des capteurs de vitesse de roue fonctionnant dans le cadre de systèmes de sécurité active (ABS et autres), décrits dans d'autres articles de notre site Internet.
Les capteurs de vitesse peuvent faire partie de divers systèmes d'un véhicule moderne :
● Compteur de vitesse - pour mesurer et indiquer la vitesse de déplacement actuelle et la distance parcourue (à l'aide d'un compteur kilométrique) ;
● Systèmes d'injection, d'allumage et autres systèmes du moteur - pour corriger les modes de fonctionnement du groupe motopropulseur, en fonction de la vitesse de la voiture et de ses changements (lors de l'accélération et du freinage) ;
● Systèmes actifs de sécurité et d'alarme – pour corriger la vitesse et la trajectoire de la voiture dans différents modes, avertir des situations potentiellement dangereuses, etc. ;
● Dans certaines voitures - systèmes de direction assistée et de confort.
Le DSA, comme l'entraînement par câble traditionnel du compteur de vitesse, est monté sur la boîte de vitesses, la boîte de transfert ou la boîte de vitesses de l'essieu moteur, suivant la vitesse angulaire de l'arbre secondaire ou intermédiaire.Les informations reçues du capteur sous forme de signaux électriques sont envoyées au régulateur de vitesse ou directement au compteur de vitesse.Les caractéristiques des signaux générés et les méthodes de connexion/intégration des capteurs avec l'électronique du véhicule dépendent de leurs types, de leur conception et de leur principe de fonctionnement.Cela doit être décrit plus en détail.
Fonctionnalité, types, conception et principe de fonctionnement des capteurs de vitesse
Les capteurs de vitesse, quels que soient leur type et leur conception, génèrent des signaux qui peuvent être envoyés soit directement au compteur de vitesse, soit au contrôleur du moteur et aux unités de commande électroniques associées.Dans le premier cas, le capteur sert uniquement à déterminer visuellement la vitesse du véhicule.Dans le second cas, les données sont utilisées par l'électronique automobile pour contrôler le moteur et d'autres systèmes, et le signal envoyé au compteur de vitesse est transmis par le contrôleur.Sur les véhicules modernes, la deuxième méthode de connexion est de plus en plus utilisée.
Mesurer la vitesse avec DSA est assez simple.Le capteur génère un signal d'impulsion (généralement de forme rectangulaire), dans lequel le taux de répétition des impulsions dépend de la vitesse de rotation de l'arbre et, par conséquent, de la vitesse de la voiture.La plupart des capteurs modernes produisent de 2 000 à 25 000 impulsions par kilomètre, mais la norme la plus couramment utilisée est de 6 000 impulsions par kilomètre (pour les capteurs à contact - 6 impulsions par tour de leur rotor).Ainsi, la mesure de la vitesse se réduit au calcul par le contrôleur du taux de répétition des impulsions provenant du DSA par unité de temps, et à la traduction de cette valeur en km/h qui nous est compréhensible.
Les capteurs de vitesse sont divisés en deux grands groupes :
● Directement entraîné par l'arbre, ou contact ;
● Sans contact.
Installation d'un capteur de vitesse à contact sur la boîte de vitesses
Le premier groupe comprend des capteurs auxquels le couple de l'arbre de boîte de vitesses, de l'essieu ou de la boîte de transfert est transmis au moyen d'un engrenage d'entraînement et d'un câble en acier flexible (ou d'un arbre rigide court).Le capteur fournit un dispositif qui lit la rotation angulaire de l'arbre et la convertit en impulsions électriques.Les capteurs de ce type sont largement utilisés, car ils peuvent être installés à la place de l'entraînement d'un compteur de vitesse mécanique (ce qui permet de moderniser les anciens véhicules sans frais supplémentaires) et sont très fiables.
Cadran principal du capteur de vitesse sans contact
Le deuxième groupe comprend des capteurs qui n'ont pas de contact direct avec l'arbre rotatif.Pour mesurer la vitesse de ces capteurs, un dispositif auxiliaire est installé sur l'arbre - un disque maître ou un rotor.Les appareils sans contact sont de plus en plus populaires et sont installés sur de nombreux modèles actuels de voitures domestiques.
Tous les capteurs fonctionnent selon des principes physiques différents.Dans les dispositifs à contact, l'effet Hall et l'effet magnétorésistif (MRE), ainsi que les optocoupleurs (paires optoélectroniques), sont le plus souvent utilisés.Au cœur des capteurs sans contact, l'effet Hall est le plus utilisé, et beaucoup moins souvent le MRE.La conception et le principe de fonctionnement de chaque type de capteur sont décrits ci-dessous.
Capteurs de contact basés sur l'effet Hall
Les capteurs de ce type sont basés sur l'effet Hall : si un conducteur plat, à travers deux côtés opposés duquel passe un courant continu, est placé dans un champ magnétique, alors une tension électrique apparaît sur ses autres côtés opposés.Au cœur du DSA se trouve une puce Hall, dans laquelle une plaquette (généralement en permalloy) et un circuit amplificateur sont déjà intégrés.Dans les capteurs, le microcircuit et l'aimant restent immobiles et la modification du champ magnétique s'effectue grâce à un "rideau" rotatif - un anneau avec des fentes.L'anneau est relié à un câble ou à un arbre d'entraînement, à partir duquel il reçoit la rotation.Le signal de sortie du DSA est envoyé au compteur de vitesse ou au contrôleur via un connecteur standard, via lequel l'alimentation est fournie à la puce Hall.
Capteurs sans contact basés sur l'effet Hall
Le DSA sans contact est basé sur le même effet, mais il ne contient aucune pièce mobile. Au lieu de cela, un rotor ou un disque d'impulsion avec des sections magnétisées est situé sur l'arbre de l'unité (boîte de vitesses, boîte de vitesses d'essieu).Il y a un petit espace entre la partie sensible du capteur (avec une puce Hall) et le rotor, lorsque le rotor tourne, un signal d'impulsion est généré dans le microcircuit, qui est envoyé au contrôleur via un connecteur standard.
Schéma de fonctionnement d'un capteur de vitesse sans contact
Capteurs de contact basés sur l'effet magnétorésistif
Conception de capteur de vitesse avec élément magnétorésistif
Ce type de DSA est basé sur l'effet magnétorésistif - la propriété de certains matériaux de modifier leur résistance électrique lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique.De tels capteurs sont similaires aux capteurs Hall, mais ils utilisent des puces avec un élément magnétorésistif (MRE) intégré à base de matériaux semi-conducteurs.Le plus souvent, ces capteurs ont un entraînement direct, la modification du champ magnétique s'effectue en faisant tourner l'aimant multipolaire en anneau, le signal généré est fourni au contrôleur via un connecteur standard (à travers lequel l'alimentation du microcircuit avec MRE est fourni).
Capteurs de contact optoélectroniques
Ces DSA sont de conception la plus simple, mais ils sont moins sensibles et plus inertiels que ceux décrits ci-dessus.Le capteur est basé sur un optocoupleur - une LED et un phototransistor, entre lesquels se trouve un disque avec des fentes reliées à l'arbre d'entraînement.Lorsque le disque tourne, le flux lumineux entre la LED et le phototransistor est périodiquement interrompu, ces interruptions sont amplifiées et envoyées au contrôleur sous forme d'un signal impulsionnel.
Conception de capteur de vitesse optoélectronique
Comment choisir et remplacer le bon capteur de vitesse
Un capteur de vitesse défectueux dans un véhicule moderne peut être la source de divers problèmes - de la perte de données sur la vitesse de déplacement et la distance parcourue (le compteur de vitesse et le compteur kilométrique cessent de fonctionner) jusqu'à la panne du groupe motopropulseur (ralenti instable, augmentation de la consommation de carburant, perte de puissance), systèmes de direction assistée et de sécurité.Par conséquent, si le DSA tombe en panne, il doit être remplacé dès que possible.
Pour le remplacement, vous devez utiliser uniquement le capteur qui se trouvait auparavant sur la voiture ou utiliser des appareils parmi ceux recommandés par le constructeur automobile.Dans certains cas, il est possible de sélectionner un DSA "non natif", mais le plus souvent cela est impossible - le capteur soit ne se met pas en place, soit donne des lectures incorrectes lors de l'installation.Par conséquent, les expériences de sélection de DSA ne devraient être utilisées que dans des cas extrêmes.
Le remplacement du capteur s'effectue conformément aux instructions de ce véhicule particulier (ou boîte de vitesses, pont ou boîte de transfert).Les DSA à entraînement direct ont généralement un filetage et un hexagone clé en main (mais pas toujours - certains produits ont un anneau avec ondulation transversale), leur remplacement revient donc à démonter l'ancien appareil et à en visser un nouveau.Les capteurs sans contact sont généralement fixés avec une ou deux vis (boulons) filetées dans un trou de la bride.Dans tous les cas, tous les travaux doivent être effectués avec la borne retirée de la batterie, avant de démonter le capteur, il faut débrancher le connecteur électrique, et avant d'en installer un nouveau, nettoyer le lieu de son installation.
Il est plus difficile de remplacer le rotor des capteurs sans contact - pour cela, il est nécessaire de démonter partiellement l'ensemble (boîtier, pont), puis d'effectuer des travaux de réparation conformément aux instructions.
Avec la sélection et le remplacement corrects du capteur de vitesse, le compteur de vitesse et divers systèmes de la voiture (y compris le moteur) commencent immédiatement à fonctionner.À l’avenir, DSA garantira une conduite sûre et confortable du véhicule.
Heure de publication : 12 juillet 2023