Mesure dans les applications automobiles : domaines d'application des capteurs d'angle de rotation

Les conditions environnementales jouent un rôle majeur dans la collecte précise des données. Ainsi, les capteurs d'angle de rotation, lesquels mesurent l’inclinaison du véhicule (valeurs de compression des ressorts) et qui sont utilisés pour corriger l’assiette du véhicule ou la portée lumineuse, sont placés pratiquement à découvert dans la zone de suspension du véhicule. Par conséquent, ils sont exposés à des conditions parfois défavorables. L'insensibilité des capteurs d'angle de rotation à l'humidité (par exemple, étanchéité, IP6K9K) et aux variations de température est d'autant plus importante. La technologie des capteurs CIPOS® de HELLA fonctionne non seulement sans contact et est donc mécaniquement indépendante, mais répond également aux exigences de fiabilité grâce à la conception stable du train de roulement. L'électronique, par exemple, est logée dans un boîtier soudé au laser en polyamide PA66.

Le mécanisme d'actionnement doit fonctionner sans à-coups et être résistant aux impacts mécaniques et aux influences environnementales. Le mouvement réel est converti en un mouvement rotatif au moyen d'un élément de liaison en métal ou en plastique via un rotor. Le capteur mesure l'angle exact de rotation en utilisant la méthode d'induction. Sur la base de ces valeurs, la portée lumineuse (coupure clair-obscur) des projecteurs est régulée par le calculateur de portée lumineuse au moyen d'actionneurs électriques. De plus, les valeurs sont utilisées pour la régulation active du train de roulement ou bien intégrées dans la régulation ESP.

HELLA propose également des capteurs dotés d’un calculateur de portée lumineuse intégré (en anglais : Sensor Integrated Electronic Control Unit, SIECU), par exemple. Pour en savoir plus sur la régulation de la portée lumineuse, la technologie et les causes de panne possibles, cliquez ici

Le principe de mesure d'un capteur d'angle de braquage est également basé sur la technologie inductive sans contact CIPOS®. Aujourd'hui, les capteurs sont souvent intégrés directement dans le module de commande de direction du système de direction assistée électromécanique et doivent donc être petits et compacts. L'encombrement réduit exige une technologie de mesure robuste, fiable et en même temps précise. Le principe de mesure d'un capteur d'angle de braquage détecte l'angle de torsion et le grand angle de torsion de l'arbre. Cela exige une vitesse de mesure élevée et des valeurs absolument exactes en matière de résultat. Qui plus est, le capteur doit présenter un haut niveau de compatibilité électromagnétique (CEM). Les informations séparées sur l'angle de l'arbre de sortie et de l'arbre d'entrée offrent en plus diverses options pour optimiser les performances et la fonctionnalité du système de direction.

HELLA propose également des capteurs de couple et d'angle de braquage combinés. Le couple de direction décrit la force en Nm qui est nécessaire pour actionner le volant – suivant la vitesse, la tâche de la direction et l'angle de braquage. Dans le même temps, l'action du conducteur sur la direction doit être aussi sûre et confortable que possible. Toutefois, le volant doit également fournir un retour d'information approprié.

Par ailleurs, le professionnel de l'atelier doit faire attention, par exemple à l’issue d’interventions sur le train de roulement en matière de réglage et de contrôle de géométrie, à la "remise à zéro" du capteur d'angle de braquage. Si l'angle de braquage et le sens de marche ne concordent pas, il peut y avoir des problèmes avec les systèmes d'assistance tels que le programme de stabilité. Les informations du constructeur automobile doivent être respectées.

Alors que par le passé l'usure des pistes conductrices du potentiomètre de papillon causait des problèmes et entraînait un fonctionnement irrégulier du moteur, aujourd'hui, le potentiomètre est désormais également remplacé par les capteurs d'angle de rotation sans contact en technologie CIPOS®. En fonction de l'angle d'ouverture du papillon et de la vitesse d'actionnement, la quantité d'injection et l'angle d'allumage sont corrigés. Le signal du capteur de position du papillon est également utilisé pour détecter la charge partielle en fonction du régime moteur et de la masse d'air d'admission et aussi pour la détection de la pleine charge (papillon complètement ouvert) et la désactivation de la régulation lambda et de l'enrichissement du mélange. Sur les véhicules modernes, il n'y a plus de connexion mécanique entre la pédale d'accélérateur et le papillon. En fonction des valeurs du capteur électronique de la pédale d'accélérateur (également en technologie CIPOS®), l'actionneur du papillon est commandé par le calculateur moteur. Le terme "gas-by-wire" est aussi utilisé dans ce contexte. La position exacte du papillon est communiquée en permanence au calculateur moteur.

Les capteurs d'angle de rotation CIPOS® (Contact Less Inductive Position Sensor (capteur de position inductif sans contact)) de HELLA peuvent être utilisés dans de nombreuses applications pour mesurer les angles de manière précise et fiable. Les angles sont ainsi déterminés de manière inductive par un processus sans contact, par conséquent, sans usure. Ceci garantit une précision de mesure élevée pendant tout le cycle de vie de l'équipement. Comme aucun aimant n'est nécessaire, les capteurs d'angle de rotation garantissent également une insensibilité aux champs magnétiques et aux lignes électriques à haute tension. Cette technologie convient donc idéalement à des applications sur véhicules électriques.

Notamment les capteurs d’angle de rotation redondants (capteurs doubles) permettent de détecter les pannes, offrant ainsi une meilleure sécurité du système global. Différentes positions de montage peuvent être réalisées par le biais d’une courbe caractéristique répétitive du trajet du signal de sortie (selon la structure du capteur utilisé). Cela augmente le nombre d'applications possibles. Suivant le type d’utilisation, les capteurs d'angle de rotation CIPOS® sont conçus pour les interfaces suivantes dédiées à la transmission de données : analogique, PWM, PSI 5 (interface de capteur périphérique avec ligne bifilaire) ou SENT.

L'avantage, par exemple pour les capteurs dotés de l'interface SENT (Single Edge Nibble Transmission), est la sortie de tension du signal numérique qui ne peut pas être déformée sur le trajet du capteur vers le calculateur. De surcroît, par rapport à la transmission de données par modulation de largeur d'impulsion ou de fréquence, elle offre l'avantage de pouvoir transmettre jusqu'à six paquets de données en un seul protocole de données. Cela permet l'enregistrement de plusieurs valeurs de mesure différentes.

Auteur : Georg Blenk, Krafthand Medien