EM-200-25-98_guide-enseignant_V2024-2.indd Guide de l’enseignant pour EM-200-25_052984 Ensemble sur les capteurs de vitesse et de position EM-200-25_052984-98_V2024-2 © ConsuLab Educatech Inc, 2023. Tous droits réservés. EM-200-25_052984-98 Table des matières 400-6330, rue Zéphirin-Paquet Québec QC G2C 0M3 Canada consulab.com info@consulab.com Sans-frais: +1 (800) 567-0791 É.U.: +1 (810) 222-4525 Canada: +1 (418) 688-9067 Fax: +1 (418) 843-3444 2 © ConsuLab Educatech Inc, 2023. Tous droits réservés. Aucune partie de cet ouvrage ne peut être reproduite ou transmise sous quelque forme que ce soit, par quelque moyen que ce soit, électronique, mécanique, y compris par photocopie et enregistrement, ou par tout système de stockage ou de recherche d’information, sans l’autorisation écrite de l’éditeur. Imprimé au Canada. Le contenu de ce manuel s’applique aux modèles 052984 et supérieurs. Table des matières Théorie sur les capteurs de vitesse et de position 3 Introduction 4 Capteur passif ou magnéto-inductif 6 Capteur à effet Hall 10 Capteurs magnéto-résistifs (MR) 12 Activités d’apprentissage 17 Activité d’apprentissage SA-1 — Utilisation d’un multimètre numérique avec un capteur magnéto-inductif 18 Réponses 19 Activité d’apprentissage SA-2 — Utilisation d’un oscilloscope numérique avec un capteur magnéto-inductif 20 Réponses 21 Activité d’apprentissage SA-3 — Mesure des changements de position 22 Réponses 23 Activité d’apprentissage SA-4 — Vérification de l’alimentation 5 V 24 Réponses 25 Activité d’apprentissage SA-5 — Utilisation d’un multimètre numérique avec le capteur à effet Hall 26 Réponses 27 Activité d’apprentissage SA-6 — Utilisation d’un oscilloscope numérique avec le capteur à effet Hall 28 Réponses 30 Activité d’apprentissage SA-7 — Utilisation d’un oscilloscope à deux canaux avec un capteur magnétique et un capteur à effet Hall 31 Réponses 32 Activité d’apprentissage SA-8 — Utilisation d’un multimètre numérique avec le capteur magnéto-résistif à aimant interne 33 Réponses 34 Activité d’apprentissage SA-9 — Utilisation d’un oscilloscope avec un capteur magnéto-résistif à aimant interne 35 Réponses 37 Activité d’apprentissage SA-10 — Mesure des résultats de la modification de l’entrefer du capteur magnéto-résistif 38 Réponses 39 Activité d’apprentissage SA-11 — Utilisation d’un multimètre numérique avec le capteur magnéto-résistif à aimant externe 40 Réponses 41 Activité d’apprentissage SA-12 — Utilisation d’un oscilloscope avec un capteur magnéto-résistif à aimant externe 42 Réponses 44 Activité d’apprentissage SA-13 — Ajout de résistance dans les circuits de masse, d’alimentation ou de signal 45 consulab.com info@consulab.com 3 EM-200-25_052984-98 Suggestions pédagogiques pour les capteurs de vitesse et de position Suggestions pédagogiques pour les capteurs de vitesse et de position L’ensemble EM-200-25 de ConsuLab a été conçu pour la formation en salle de classe avec des activités de démonstra- tion et d’apprentissage. Les composants sont assemblés dans un boîtier solide qui assure un fonctionnement sécuritaire et fiable à l’utilisateur. En tant que formateur, vous êtes le seul à savoir comment vous pouvez utiliser cet ensemble dans vos cours. Toutefois, voici quelques suggestions pédagogiques : 1. Enseignez d’abord les principes de base pour chacun des capteurs. 2. Montrez aux étudiants les fonctions d’un multimètre numérique ainsi que ses limites lors des tâches de diagnostic. 3. Incitez l’étudiant à utiliser progressivement et intuitivement un oscilloscope numérique au lieu du multimètre. 4. Une fois que les étudiants ont assimilé les notions primaires relativement à chaque capteur, formez des groupes pour les travaux pratiques. 5. N’abordez pas les activités avec le deuxième capteur (capteur à effet Hall) tant que le fonctionnement du premier capteur (capteur magnéto-inductif) n’est pas compris par le groupe ou la classe. 6. Le capteur à effet Hall est plus difficile à enseigner, car il est utilisé dans plusieurs applications automobiles. Si vous avez sous la main un transistor, raccordez-le en circuit simple avec ce capteur pour démontrer aux étudiants à quelle rapidité la tension change en marche ou l’arrêt. Cette démonstration vous permettra de passer du capteur à sortie analogique au capteur avec sortie numérique. 7. Utilisez le multimètre numérique après avoir démontré avec un oscilloscope l’incidence du transistor. Cela semble aller à l’encontre du point N°3, mais le raccordement au transistor permet de démontrer seulement la vitesse d’un capteur numérique. Il faut faire comprendre aux étudiants que la tension moyenne du capteur à effet Hall ne donne pas assez d’information. Ils ont besoin de savoir que la plupart des capteurs numériques génèrent un signal marche-arrêt à la sortie. Le multimètre permet de lire la tension moyenne du capteur et d’évaluer la précision du signal de sortie pour déterminer s’il fonctionne correctement ou pas. 8. Lorsque les étudiants ont bien compris les notions sur le capteur à effet Hall, passez aux travaux pratiques associés à ce capteur. Ils visent à démontrer le fait que les capteurs actifs nécessitent une alimentation positive et négative pour fonctionner. 9. Lancez une discussion sur l’utilisation d’un signal de capteur pour déterminer la vitesse et la position. Trouvez d’autres exemples de motif avec capteur à effet Hall, notamment ceux installés dans les véhicules GM (CKP 3X et 18X). 10. Captez avec un oscilloscope à deux canaux un signal de capteur à effet Hall et un signal de capteur magnéto-induc- tif. Assurez-vous de bien voir à l’écran le passage de l’encoche de synchronisation. Remarque : Cette activité est excellente pour que l’étudiant mette en pratique les fonctions d’un oscilloscope (réglage de la tension, de la base de temps et du niveau d’enclenchement). Servez-vous du rhéostat sur le panneau de commande pour augmenter ou pour réduire la vitesse du moteur d’entraînement, et pour visualiser à l’écran le motif double. Démontrez que le si- gnal de sortie des deux capteurs ne varie pas avec la vitesse, mais qu’il change plutôt en fréquence et en amplitude. consulab.com info@consulab.com 4 EM-200-25_052984-98 Théorie sur les capteurs de vitesse et de position Théorie sur les capteurs de vitesse et de position consulab.com info@consulab.com 5 EM-200-25_052984-98 Introduction Introduction La formation des techniciens en automobile nécessite une mise à jour continuelle du curriculum et des ressources disponibles en industrie. Les enseignants doivent à chaque session condenser toute l’information à transmettre à leurs étudiants et laisser tomber ce qui n’est plus pertinent. Toutefois, tous s’entendent pour ne pas écarter les capteurs des programmes en vigueur car ils font partie de la formation sur la commande assistée et sur les nouveaux systèmes au- tomobiles. Si on prend l’exemple de la commande de moteur, du multiplexage CAN Bus ou de la commande des freins, les manufacturiers automobiles utilisent à la base des capteurs dans leurs systèmes. Il faut donc former les techniciens sur les principes de fonctionnement et aussi sur les procédures de diagnostic. L’ensemble EM-200-25 traite surtout des capteurs de vitesse et des capteurs de position. 6 109 8 7 9 4 1 35 2 13 1. Capteur passif inductif ou magnéto-inductif 2. Capteur à effet Hall 3. Capteur magnéto-résistif avec aimant interne 4. Capteur magnéto-résistif avec aimant externe 5. Moteur électrique avec arbre d’entraînement 6. Interrupteur de marche-arrêt et fusible de protection 7. Rhéostat pour commander la vitesse de rotation du moteur 8. Interrupteur d’alimentation à 5 Vcc 9. Interrupteurs d’activation des capteurs 10. Jeu de câbles de résistance 11. Vis de réglage d’entrefer du capteur actif magnéto-résistif (Capteur No 3) 12. Vis de réglage d’entrefer de du capteur passif inductif (Capteur No 1) 13. Dispositif de réglage de la vibration L’ensemble EM-200-25 comprend quatre capteurs différents judicieusement montés à proximité des roues de l’arbre d’entraînement. Cet arbre peut virer de 0 à 1200 TR/MIN grâce à un moteur électrique de 110 V (5) dont la vitesse est commandée par un rhéostat (7). La face avant comporte notamment un interrupteur pour la source d’alimentation de 5 Vcc (8) et quatre interrupteurs pouvant activer ou désactiver chaque capteur (9) durant les tests avec un multimètre ou un oscilloscope. Les capteurs sont chacun munis de bornes de test. Note : Cet ensemble constitue une unité de démonstration parfaitement autonome qui peut être utilisée en salle de classe pour enseigner le fonctionnement des capteurs ou les tâches de test et de diagnostic. consulab.com info@consulab.com 6 EM-200-25_052984-98 Introduction Les quatre capteurs installés dans l’ensemble EM-200-25 sont les suivants : 14. Capteur passif inductif à sortie analogique qui est parfois appelé capteur magnéto-inductif. Ce capteur est de type CKP (capteur pour la position du vilebrequin) qui provient d’un Hyundai Accent 2008. 15. Capteur à effet Hall. Ce capteur actif est de type CMP (capteur pour la position de l’arbre à cames) qui provient d’un Hyundai Accent 2008. 16. Capteur magnéto-résistif avec aimant interne. Ce capteur actif est de type ABS avant qui provient d’un camion GMC 2008. 17. Capteur magnéto-résistif avec bande magnétique axiale sur roue. Ce capteur est de type ABS avant qui provient d’un Honda Civic 2008. Les capteurs de vitesse et de position sont les fondements pour bien comprendre le fonctionnement de la plupart des dispositifs électroniques. Ils sont utilisés aussi pour les tâches de test et de formation avec multimètres et oscilloscopes numériques. Il faut noter que ces capteurs arrêtent souvent de fonctionner en raison de leur exposition aux intempéries et à l’air libre (saletés, poussière, pluie, neige et glace). Leur plage de fonctionnement est de -40 à plus de 200 ºF (-40 à plus de 90 ºC). Il est donc essentiel d’apprendre comment sont faits et comment fonctionnent les capteurs de vitesse et de position sur plusieurs systèmes automobiles. Les prochaines sections traitent dans l’ordre des types de capteur montés dans l’ensemble EM-200-25. consulab.com info@consulab.com 7 EM-200-25_052984-98 Capteur passif ou magnéto-inductif Capteur passif ou magnéto-inductif Ce type de capteur génère un signal de tension CA (courant alternatif) à la sortie. Il possède une bobine de fils enroulés autour d’un aimant permanent. La roue dentée est à reluctance ferromagnétique qui absorbe ou augmente la concentration des lignes de forces de l’aimant. Les encoches dans la roue font dévier et diminuent la concentration ou les mouvements de va- et-vient des lignes de force. Lorsque ces lignes se déplacent vers une direction, nous obtenons un signal positif ou un signal négatif dans la direction opposée. La bobine détecte en premier les impulsions positives et ensuite les impulsions négatives. Le capteur génère un courant alternatif et son signal de sortie est analogique sous forme de forme d’ondes sinusoïdales. La sortie (amplitude de tension) et la fréquence du capteur varient avec la vitesse de rotation de la roue dentée, soit ap- proximativement de l’ordre de 500 mV à faible vitesse à de 30 V à vitesse plus élevée. Des facteurs autres que celui de la vitesse peuvent influer sur la tension de sortie, notamment : • L’entrefer entre le capteur et la roue dentée (la vis de réglage se trouve à l’arrière du EM-200-25) ; • La force de l’aimant permanent ; • La résistance d’enroulement du capteur ; • Le nombre d’enroulements de la bobine ; • La température produite par le capteur. Le capteur Non 1 (magnéto-inductif) de l’ensemble EM-200-25 est un modèle Hyundai. Il génère le même signal que celui illustré dans le manuel de service du manufacturier : consulab.com info@consulab.com 8 EM-200-25_052984-98 Capteur passif ou magnéto-inductif En observant l’onde du signal de sortie, le volt zéro se situe environ au milieu à l’horizontale. Les tensions partent environ de 0 à 5 V et passent ensuite de 0 à -4,5 V. La section espacée au centre à la verticale est causée par l’encoche un peu plus large de la roue dentée. Les manufacturiers emploient ce type d’encoche et son signal pour indiquer la position. Par exemple, la marque TDC (Top Dead Center ou point mort haut) pourrait être la position exacte de l’encoche. Encoche plus large L’encoche plus large réapparaît à chaque rotation de la roue. L’espacement du motif d’oscilloscope est donc provoqué par la largeur du creux de l’encoche dont le signal est lu par le capteur lorsqu’elle passe vis-à-vis. Par conséquent, le module qui utilise cette information peut compter le nombre de pulsations pour déterminer la vitesse et se référer à l’en- coche large pour établir la position. Cette variation de trace est parfois appelée impulsion synchronisée. Ces capteurs sont souvent utilisés pour la bobine de captage d’un distributeur, pour la position d’un vilebrequin (CKP), pour la position d’un arbre à cames (CMP) ou pour la vitesse des roues pour l’antiblocage (ABS). Le technicien peut pre- mièrement vérifier leur résistance à l’aide d’un multimètre et en se basant sur les spécifications du manufacturier. La valeur résistive normale du capteur magnéto-inductif de l’ensemble se situe entre 500 et 1000 Ω. Lorsque vous branchez le multimètre en mode ohmmètre aux bornes d’un des capteurs non alimentés, vous devriez obtenir la valeur suivante: La mesure 0,870 kΩ correspond à 870 Ω. La valeur résistive du capteur semble alors correcte. Deux notes ici : Première- ment, il ne faut pas utiliser d’ohmmètre dans un circuit sous tension car la valeur obtenue ne sera pas précise et l’on risque d’endommager l’appareil. Deuxièmement, le capteur doit être déconnecté et ne doit pas fonctionner avant de procéder à un test de résistance avec ohmmètre. consulab.com info@consulab.com 9 EM-200-25_052984-98 Capteur passif ou magnéto-inductif Le graphique suivant illustre un motif d’oscilloscope numérique obtenu à partir du capteur Non 1 du EM-200-25. Si l’entrefer n’est pas bien réglé, le courant de sortie CA ne sera pas le même. Nous vous invitons à en faire la démonstra- tion avec l’ensemble. Si la distance du capteur est plus éloignée, alors l’oscilloscope affichera une ligne de tension moins élevée. Utilisez la vis de réglage è l‘arrière de l’ensemble EM-200-25 pour avancer ou reculer le capteur afin de démontrer l’incidence de l’entrefer sur les tensions de sortie. Prenez note que l’amplitude ou la tension générée est considérablement réduite puisqu’elle passe en moyenne de 3,5 V à 2,5 V. Si l’entrefer du capteur magnéto-inductif est trop grand, le signal ne sera pas assez fort pour être reconnu par un module de commande. consulab.com info@consulab.com 10 EM-200-25_052984-98 Capteur passif ou magnéto-inductif De plus, il ne faut pas oublier que la tension de sortie du capteur magnéto-inductif est directement proportionnelle à la vitesse de la roue dentée. Plus vite la roue tourne, plus grandes seront la tension de sortie et la fréquence telles qu’illus- trées à la page suivante. Notez ci-haut l’amplitude du signal de sortie en fonction de l’augmentation de la vitesse. Servez-vous du multimètre pour mesurer la tension de sortie du capteur. Cependant, le technicien possède peu d’information pour établir des comparai- sons. Voici la tension de sortie moyenne à basse vitesse qui est mesurée avec l’ensemble EM-200-25. En résumé, le capteur magnéto-inductif génère une tension de sortie CA qui est directement proportionnelle à la vitesse de la roue et à l’entrefer. On peut se servir d’un multimètre numérique pour mesurer sa valeur résistive et sa tension de sortie. Toutefois, l’utilisation d’un oscilloscope permet au technicien d’obtenir plus d’information sur le signal en analysant son motif. consulab.com info@consulab.com 11 EM-200-25_052984-98 Capteur à effet Hall Capteur à effet Hall Le deuxième capteur de l’ensemble EM-200-25 que nous étudierons est le capteur à effet Hall provenant d’un véhicule Hyundai 2008 pour déterminer la position du vilebrequin (capteur CKP). Il faut d’abord mentionner que les capteurs ac- tifs nécessitent une alimentation électrique externe pour fonctionner. Pour la plupart ils requièrent 5 volts et l’ensemble EM-200-25 est doté d’un sélecteur d’alimentation interne. Sans ces 5 volts et une connexion à la masse, le capteur ne fonctionne pas. L’effet Hall apparaît lorsqu’une tension est générée proportionnellement à la force d’un aimant permanent suite à un courant qui passe dans un semiconducteur. Ainsi, le circuit intégré du capteur produit un signal carré de type CC (à courant continu). Le capteur à effet Hall et l’aimant sont positionnés pour que les encoches et les dents de la roue passent à proximité de façon à influencer le champ magnétique. Son amplitude de sortie reste la même. Ce capteur est de type actif puisqu’il génère un signal même lorsque le véhicule roule ou est à l’arrêt, contrairement au capteur magnétique qui produit un signal avec la vitesse de rotation de la roue dentée. Le capteur à effet Hall est utilisé pour les mêmes applications que celles du capteur magnéto-inductif. Sa tension de sortie ne varie pas avec la vitesse. Il existe d’autres types de capteur à effet Hall qui fonctionnent avec des aimants externes et des obturateurs ferromagnétiques passant entre la tête du capteur et la roue dentée. Ces capteurs sont surtout employés pour les distributeurs. Les variations de vitesse et de position peuvent être lues avec un capteur à effet Hall qui, pour certains modèles, nécessite une calibration de l’entrefer pour assurer son bon fonctionnement. Une fois que le capteur est alimenté et que la roue vire, le signal carré de tension CC généré est différent du signal CA produit par le capteur magnéto-inductif. Le capteur à effet Hall est généralement muni de trois fils pour l’alimentation (5 V), la masse et la sortie du signal. consulab.com info@consulab.com 12 EM-200-25_052984-98 Capteur à effet Hall Le graphique de la page précédente illustre un signal de sortie qui part à zéro volt tel qu’indiqué par un petit trait hori- zontal au centre de l’axe vertical. Le signal monte à 5 volts et redescend ensuite à zéro. Ce signal est de type numérique à l’inverse du signal analogique propre au capteur magnéto-inductif. Si nous augmentons la vitesse de l’arbre d’entraîne- ment du EM-200-25, il y aura plus de formes carrées (fréquence) dans le motif mais l’amplitude du signal ne changera pas Normalement, lorsqu’on change l’entrefer, la tension ne varie pas : à moins de dépasser l’espacement nécessaire pour que le capteur émette un signal de sortie. Les véhicules d’aujourd’hui sont pour la plupart équipés de capteurs magnéto-in- ductifs et de capteurs à effet Hall. Les capteurs d’un véhicule Hyundai Accent 2008 présents dans l’ensemble EM-200-25 servent à déterminer la position du vilebrequin (type magnéto-inductif) et la position de l’arbre à cames (type à effet Hall). Avec un oscilloscope numérique à deux canaux, il est alors possible de voir un motif double, soit une ligne pour le signal analogique CA et une autre pour le signal numérique CC. Le canal A (ou le canal 1 sur certains oscilloscopes) produit un tracé en bleu pour le CA, tandis que le canal B ( ou canal 2) génère un tracé en rouge pour le CC. consulab.com info@consulab.com 13 EM-200-25_052984-98 Capteurs magnéto-résistifs (MR) Capteurs magnéto-résistifs (MR) Nous allons étudier maintenant les deux capteurs magnéto-résistifs qui sont installés dans l’ensemble EM-200-25. Ils pro- duisent chacun un signal de sortie semblable à l’oscilloscope. Un de ces capteurs possède un aimant interne alors que l’autre est associée à une roue à bande ferromagnétique axiale, soit avec aimant externe. Ce type de capteur utilise le champ magnétique pour faire varier la résistance électrique d’un conducteur traversé par un courant. Tout changement de résistance entraîne l’amplification du flux de courant dans un circuit intégré (IC) et produit un signal carré CC qui s’appa- rente à celui d’un capteur à effet Hall. Cette loi physique est appelée magnétorésistance anisotropique (MRA). Le courant de sortie du capteur est généralement très bas (entre 7 et 14 mA), et il n’est pas facile à mesurer. Il faut donc se servir d’un oscilloscope numérique pour obtenir les valeurs de courant et de tension. L’un des avantages qu’offre ce type de capteur est qu’il peut lire le sens de rotation d’un arbre ou d’une roue. Il est soit muni d’un aimant permanent capable de réagir aux creux d’une roue dentée, soit qu’il est doté d’un encodeur magnétique externe à plusieurs segments et pôles alternatifs. Le capteur magnéto-résistif est plus souvent à deux fils ou parfois à trois fils pour certaines applications. À l’instar du capteur à effet Hall, il doit être alimenté à 5 volts. L’augmentation de l’entrefer a moins d’incidence sur son fonctionnement et il peut générer un signal à une vitesse près de zéro TR/MIN. Puisque ce capteur est capable de détecter les moindres mouvements d’un dispositif, il peut être employé pour établir les angles de braquage d’un volant de direction avec des déclencheurs à positionnement variable. consulab.com info@consulab.com 14 EM-200-25_052984-98 Capteurs magnéto-résistifs (MR) Motif de sortie d’un capteur MR Par rapport à un capteur à effet Hall, le capteur magnéto-résistif génère beaucoup moins de tension à la sortie. La tension de Hall est près de celle pour l’alimentation, soit de 5 V dans le cas d’un capteur Hyundai. La tension de sortie du capteur MR varie approximativement entre 0,5 et 1,5 V. Le capteur Non 3 de l’ensemble EM-200-25 provient d’un système ABS de camionnette GMC 2008, alors que le capteur Non 4 vient d’un véhicule Honda Civic 2008. Il faut se rappeler que la seule différence entre ces deux capteurs est la lo- calisation de l’aimant, soit à l’intérieur ou à l’extérieur (sous forme de bande magnétique axiale). L’ohmmètre ne peut pas servir ici puisque la sortie de ces capteurs n’est alimentée que lorsqu’il y a une tension d’alimen- tation. Il faut un voltmètre ou un multimètre réglé pour lire la largeur d’impulsion, notamment lors des activités suggérées dans ce manuel. Plusieurs techniciens préfèrent utiliser à la place un oscilloscope numérique. Les capteurs de vitesse ABS sont généralement installés sur les jambes de suspension avant. CAPTEUR DE VITESSE ESSIEU D’ENTRAÎNEMENT JOINT ARTICULÉ ROUE D’ENTRÉE consulab.com info@consulab.com 15 EM-200-25_052984-98 Capteurs magnéto-résistifs (MR) La photo suivante montre la localisation du capteur magnéto-résistif à proximité d’une roue dentée, à l’instar d’un capteru à effet Hall. En consultant les photos ci-après d’un capteur magnéto-résistif à aimant externe, vous pouvez constater que le capteur lit la vitesse à partir d’une bande magnétique axiale sur la roue, qui est non dentée et sans encoches. La bande est de couleur plus foncée. Cette bande contient des petits aimants polaires séparés par un matériau non magnétique. Le capteur est placé vis-à-vis la bande magnétiqu La photo ci-haut montre une bande de couleur plus foncée qui fait partie de la gâchette ou de la molette de réticulation. Le capteur MR utilisant la bande magnétique polaire magnétique de la roue fournit un signal de résolution plus élevée et est utilisé pour des applications nécessitant une grande précision. En présentant cette section théorique simplifiée sur le fonctionnement des capteurs, nous espérons aider les étudiants à mieux comprendre les capteurs servant à déterminer la vitesse et la position d’un composant automobile. consulab.com info@consulab.com 16 EM-200-25_052984-98 Capteurs magnéto-résistifs (MR) Si vous êtes l’enseignant, cette section vous aidera à enseigner l’analyse des oscillogrammes. Il est fort utile de montrer à l’étudiant ou au technicien comment distinguer une bon motif d’oscilloscope d’un mauvais. Si votre centre de formation est l’un de leurs membres affiliés, le site de iATN présente plusieurs exemples de tracés d’oscilloscope. L’application gra- tuite Pico Automotive 6 et plusieurs groupes de discussions sur Facebook constituent d’excellentes sources techniques pour apprendre l’analyse des motifs de capteur affichés à l’écran d’oscilloscope. Voici un exemple de motif que vous trouverez sur leur site pour un capteur CKP de Ford Taurus. Voici un autre exemple de capteur CKP défectueux de Toyota Camry. consulab.com info@consulab.com 17 EM-200-25_052984-98 Capteurs magnéto-résistifs (MR) Après avoir changé le capteur défectueux vous obtenez le motif suivant : Les motifs provenant du site iATN ou d’autres sources constituent une foule de renseignements que vous pourrez utiliser dans vos documents en respectant les droits de reproduction de l’auteur qui sont exigés. Nous sommes certains que la théorie des capteurs présentée dans le présent manuel servira à l’étudiant pour ses acti- vités d’apprentissage ou une fois qu’il sera sur le marché du travail. Le fait d’enseigner dans une nouvelle perspective la théorie sur les capteurs de vieille génération lui permettra de comprendre leur rôle sur les véhicules plus récents. Le présent manuel (EM-200-25-97) comporte des travaux pratiques qui faciliteront la compréhension de l’étudiant. Grâce aux exemples du site iATN, il pourra départager les motifs d’un capteur normal de ceux d’un capteur en mauvais état. consulab.com info@consulab.com 18 EM-200-25_052984-98 Test sur la théorie Test sur la théorie (2 pages) Servez-vous de la feuille des réponses. 1. Deux techniciens discutent des capteurs magnéto-innductifs. Le technicien A affirme que ces capteurs génèrent normalement du courant CA lorsqu’ils fonctionnent, alors que le technicien B dit que ces capteurs n’ont pas besoin d’être alimentés. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 2. Le technicien A affirme qu’en augmentant la vitesse de la roue dentée, la tension de sortie du capteur magnéto-in- ductif sera plus élevée, alors que le technicien B dit qu’une diminution de l’entrefer réduit sa tension de sortie. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 3. L’encoche large ou de synchronisation d’une roue dentée en rotation occasionne... A. la présence d’une basse tension B. un écart différent dans le signal de sortie C. un signal CC de forme carrée D. une variation de résistance du capteur 4. Un capteur à effet Hall génère... A. une tension CA B. une variation de résistance lorsque la roue tourne C. un signal CA modulé en largeur d’impulsion D. un signal CC de forme carrée 5. Un voltmètre connecté aux bornes d’un capteur à effet Hall donne une tension de 2,5 Vcc. Le technicien A affirme que le capteur est défectueux tandis que le technicien B dit que la source d’alimentation fonctionne mal. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre consulab.com info@consulab.com 19 EM-200-25_052984-98 Test sur la théorie 6. L’encoche large ou de synchronisation sert à indiquer... A. la position de la roue dentée B. la vitesse de la roue dentée C. la validité du signal D. la preuve que le capteur fonctionne 7. Le technicien A affirme qu’un capteur magnéto-résistif peut être doté d’un aimant interne, alors que le technicien B dit qu’il peut être associé à un aimant externe. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 8. On utilise un ohmmètre pour tester un capteur magnéto-résistif. Le technicien A affirme que cet instrument peut ser- vir à valider le fonctionnement du capteur, tandis que le technicien B dit que ce test ne convient pas pour le capteur magnéto-résistif. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 9. Le technicien A affirme que le capteur de vitesse de roue peut être un capteur magnéto-résistif, alors que le techni- cien dit que le capteur de position du vilebrequin (CKP) ou d’arbre à cames (CMP) peut être un capteur à effet Hall. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 10. Il faut installer un capteur magnéto-résistif à aimant externe... A. en ligne face à la roue à bande magnétique B. pour qu’il touche la roue bande magnétique C. pour qu’il vire avec la roue à bande magnétique D. à côté de la roue à bande magnétique consulab.com info@consulab.com 20 EM-200-25_052984-98 Test sur la théorie Feuille des réponses de l’étudiant Encercler la bonne réponse. 1. A B C D 2. A B C D 3. A B C D 4. A B C D 5. A B C D 6. A B C D 7. A B C D 8. A B C D 9. A B C D 10. A B C D Nom : Groupe : Date : Enseignant : Note : consulab.com info@consulab.com 21 EM-200-25_052984-98 Test sur la théorie Réponses 1. A B C D 2. A B C D 3. A B C D 4. A B C D 5. A B C D 6. A B C D 7. A B C D 8. A B C D 9. A B C D 10. A B C D consulab.com info@consulab.com 22 EM-200-25_052984-98 Réponses des activités d’apprentissage Réponses des activités d’apprentissage L’objectif des activités d’apprentissage de ce manuel est de permettre à l’étudiant de comprendre le fonctionnement des quatre capteurs de vitesse et de position de l’ensemble EM-200-25. L’utilisation d’un multimètre numérique est requise pour prendre les mesures de résistance, de tension, de largeur d’impulsion et de fréquence, ainsi que d’un oscilloscope numérique à deux canaux pour analyser les signaux de sortie. Pour chaque activité proposée, l’étudiant doit inscrire ses résultats sur la feuille de réponses de l’étudiant. Si vous pouvez imprimer les motifs d’oscilloscope, joignez-les aux feuilles de réponses de l’activité. Dans le cas contraire, montrez à votre enseignant chaque motif enregistré par l’oscilloscope afin qu’il puisse les valider et signer. consulab.com info@consulab.com 23 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-1 Activité d’apprentissage SA-1 Réponses 1. Specifications: 800-1000 Ω Tension de sortie @ TR/MIN CA or CC? Fréquence @ TR/MIN Largeur d’impulsion 2. 872 Ω 3. Oui 4. 0,130 Vca 23 Hz Fréquence 55% Largeur d’impulsion 5. 0,5 Vca 100 Hz Fréquence 55% Largeur d’impulsion 6. Pourquoi le capteur génère-t-il un signal ? Tout mouvement entre la roue en rotation et l’aimant permanent génère un signal de tension CA. 7. Qu’est-il arrivé aux volts CA générés avec une plus grande vitesse ? La tension CA augmente proportionnellement avec la vitesse. 8. Qu’est-il arrivé à la fréquence générée à une plus grande vitesse ? La fréquence augmente proportionnellement avec la vitesse. 9. Qu’est-il arrivé à la largeur d’impulsion générée à une plus grande vitesse ? La largeur d’impulsion reste constante à toutes les vitesses. 10. Montrer à l’enseignant la feuille des réponses avec les espaces vides remplis. consulab.com info@consulab.com 24 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-2 Activité d’apprentissage SA-2 Réponses 1. 2. 3. Oui 4. Pourquoi les résultats de l’étape 3 ont-ils eu lieu ? L’augmentation de la vitesse entre la roue dentée et l’aimant permanent fait augmenter la tension. 5. Oui 6. Pourquoi les résultats de l’étape 5 ont-ils eu lieu ? Plus qu’il y a de dents qui passent vis-à-vis le capteur pendant une même période de temps, plus la tension CA du signal est élevée. 7. Montrer à l’enseignant la feuille des réponses pour corrections. consulab.com info@consulab.com 25 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-3 Activité d’apprentissage SA-3 Réponses 3. 1 Vca 5. 0,5 Vca 6. 4 Tours 9. V crête 11. Signature de l’enseignant 12. 4 Tours. Note: Le nombre peut varier selon l’ensemble EM-200-25 que vous disposez. 13. Quelle conclusion peut-on tirer concernant l’écart de l’entrefer et la tension de sortie du capteur ? Avec l’augmentation de l’entrefer il y a moins d’interaction entre la roue dentée et l’aimant, générant ainsi moins de tension. consulab.com info@consulab.com 26 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-4 Activité d’apprentissage SA-4 Réponses 3. 5 Vcc 5. Non 8. Vcc 10. Non 11. Quelle importance les réponses aux étapes 5 et 10 ont-elles sur le fonctionnement du capteur à effet Hall ? Dans des conditions normales de fonctionnement, la source d’alimentation 5 VCC ne varie pas et fournit une tension stable de 5 V. consulab.com info@consulab.com 27 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-5 Activité d’apprentissage SA-5 Réponses 4. 0 Vcc 7. 0,2 Vcc 8. 1,8 Vcc 9. Fréquence 111 Hz Largeur d’impulsion 66% MLI Tension min. 1,68 V Tension max. 1,96 V Tension moy. 1,8 V 10. Fréquence 293 Hz Largeur d’impulsion 66% MLI Tension min. 1,72 V Tension max. 1,84 V Tension moy. 1,8 V 11. Quelle(s) lecture(s) a (ont) changé ? Celle(s) pour la fréquence. 12. Pourquoi le changement a-t-il eu lieu ? Une vitesse plus grande fait augmenter la fréquence du signal. 13. Quelle(s) lecture(s) n’a (n’ont) pas changé ? Toutes sauf celles pour la fréquence. 14. Pourquoi la ou les lectures n’ont-elles pas changé ? Le signal numérique dépend de la forme de la roue dentée et non de la vitesse. consulab.com info@consulab.com 28 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-6 Activité d’apprentissage SA-6 Réponses (2 pages) 4. Vcc minimum Vcc maximum 7. Vcc minimum Vcc maximum 8. Vcc minimum Vcc maximum. Imprimer ou montrer le motif à l’enseignant. 9. Signature de l’enseignant 10. Fréquence Hz Largeur d’impulsion MLI Tension min. V Signature de l’enseignant Tension max. V Tension moy. V consulab.com info@consulab.com 29 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-6 11. Quelle(s) lecture(s) a (ont) changé ? Celles pour la fréquence seulement. 12. Pourquoi le changement a-t-il eu lieu ? Lorsque la vitesse de rotation de la roue augmente, cela crée plus de mouvement et la fréquence augmente aussi. 13. Quelle(s) lecture(s) n’a (n’ont) pas changé ? Celles pour la tension et la largeur d’impulsion ne changent pas. 14. Pourquoi la ou les lectures n’ont-elles pas changé ? La tension et la largeur d’impulsion dépendent de la forme de la roue dentée et de l’alimentation 5 Vcc. Elles ne varient pas avec la vitesse de la roue. 15. Comment peut-on définir le signal à effet Hall ? Le signal d’un capteur à effet Hall est de forme carrée dont la tension part de 0 et monte jusqu’à 5 Vcc. 16. Quel effet le changement de vitesse a-t-il eu sur le motif de l’oscilloscope ? En variant la vitesse seulement, le nombre d’impulsions affichées à l’écran augmentent. consulab.com info@consulab.com 30 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-7 Activité d’apprentissage SA-7 Réponses 5. Oui 6. Expliquer la réponse de l’étape 5. La plupart des oscilloscopes numériques peuvent afficher plusieurs canaux, soit 2 ou 4 traces. 9. Signature de l’enseignant 11. Signature de l’enseignant consulab.com info@consulab.com 31 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-8 Activité d’apprentissage SA-8 Réponses 4. 0 Vcc 7. 1,36 Vcc 8. 1,21 Vcc 9. Fréquence 0 Hz Largeur d’impulsion OL MLI Tension min. 1,2 V Tension max. 1,24 V Tension moy. 1,21 V 10. Fréquence 0 Hz Largeur d’impulsion OL MLI Tension min. 1,2 V Tension max. 1,24 V Tension moy. 1,21 V 11. Quelle(s) lecture(s) a (ont) changé ? Aucune lecture n’a changé. 12. Pourquoi le changement a-t-il eu lieu ? Le multimètre est en surcharge (OL). 13. Quelle(s) lecture(s) n’a (n’ont) pas changé ? 14. Pourquoi la ou les lectures n’ont-elles pas changé ? 15. Quelle est la différence entre ces mesures et celles du capteur à effet Hall ? Les lectures de tension avec un capteur magnéto-résistif sont largement inférieures. consulab.com info@consulab.com 32 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-9 Activité d’apprentissage SA-9 Réponses (2 pages) 4. Vcc minimum Vcc maximum 7. Vcc minimum Vcc maximum 8. Vcc minimum Vcc maximum. 9. Fréquence Hz Largeur d’impulsion MLI Tension min. V Tension max. V Signature de l’enseignant Tension moy. V consulab.com info@consulab.com 33 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-9 10. Fréquence Hz Largeur d’impulsion MLI Tension min. V Tension max. V Signature de l’enseignant Tension moy. V 11. Quelle(s) lecture(s) a (ont) changé ? Le nombre d’impulsions a augmenté. 12. Pourquoi le changement a-t-il eu lieu ? Plus d’encoches de la roue ont été captées pour la même période temps. 13. Quelle(s) lecture(s) n’a (n’ont) pas changé ? Celles pour la tension. 14. Pourquoi la ou les lectures n’ont-elles pas changé ? Les valeurs de tension dépendent de la source d’alimentation. 15. Comment peut-on définir le signal d’un capteur magnéto-résistif ? Le signal provenant du capteur magnéto-résistif ressemble à celui du capteur à effet Hall, sauf que les valeurs de tension sont largement inférieures. consulab.com info@consulab.com 34 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-10 Activité d’apprentissage SA-10 Réponses 4. 1,21 Vcc 7. Que fait la tension ? Elle reste stable et tombe à zéro. 8. Pourquoi cela se produit-il ? 11. Que fait le motif ? 12. Pourquoi cela se produit-il ? consulab.com info@consulab.com 35 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-11 Activité d’apprentissage SA-11 Réponses 4. 0 Vcc 7. 0,6 Vcc 8. 0,98 Vcc 9. Fréquence 0 Hz Largeur d’impulsion OL MLI Tension min. 0,96 V Tension max. 1 V Tension moy. 0,98 V 10. Fréquence 0 Hz Largeur d’impulsion OL MLI Tension min. 0,96 V Tension max. 1 V Tension moy. 0,98 V 11. Quelle(s) lecture(s) a (ont) changé ? Aucune lecture n’a changé. 12. Pourquoi le changement a-t-il eu lieu ? Elles ne dépendent pas des variations de vitesse. 13. Quelle(s) lecture(s) n’a (n’ont) pas changé ? 14. Pourquoi la ou les lectures n’ont-elles pas changé ? 15. Quelle est la différence entre ces mesures et celles du capteur à effet Hall ? Le capteur à effet Hall produit une plus grande différence de tension. Les lectures varient avec la vitesse. consulab.com info@consulab.com 36 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-12 Activité d’apprentissage SA-12 Réponses (2 pages) 4. Vcc minimum Vcc maximum 7. Vcc minimum Vcc maximum 8. Vcc minimum Vcc maximum. Imprimer ou montrer le motif à l’enseignant. 9. Fréquence Hz Largeur d’impulsion MLI Signature de l’enseignant Tension min. V Tension max. V Tension moy. V consulab.com info@consulab.com 37 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-12 10. Fréquence Hz Largeur d’impulsion MLI Signature de l’enseignant Tension min. V Tension max. V Tension moy. V 11. Quelle(s) lecture(s) a (ont) changé ? Celles de la fréquence. 12. Pourquoi le changement a-t-il eu lieu ? Il y a plus d’impulsions avec l’augmentation de la vitesse de la roue. 13. Quelle(s) lecture(s) n’a (n’ont) pas changé ? Celles de la tension. 14. Pourquoi la ou les lectures n’ont-elles pas changé ? La tension dépend de la source d’alimentation. 15. Comment peut-on définir le signal de ce type de capteur magnéto-résistif ? Le signal provenant du capteur magnéto-résistif ressemble à celui du capteur à effet Hall, mais avec des niveaux de tension largement réduits. consulab.com info@consulab.com 38 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 Activité d’apprentissage SA-13 Options de branchement de résistance Les pages suivantes contiennent les captures d’écran prises à partir d’un oscilloscope avec les connexions des câbles aux bornes des capteurs du EM-200-25. Ces captures permettent à l’enseignant de mieux comprendre l’effet avec ou sans résistance sur le fonctionnement de chaque capteur et peuvent servir d’éléments de réponse aux travaux pra- tiques. IMPORTANT L’utilisation du jeu de fils volants permet d’obtenir différentes formes d’onde à l’oscilloscope en fonction du circuit de capteur où la résistance est insérée, du côté de la résistance que la sonde de signal d’oscilloscope est branchée ainsi que de l’activation ou de la désactivation du capteur. Grâce à cette activité, l’étudiant peut aussi comprendre le phénomène de la résistance indésirable dans un circuit et de bien diagnostiquer les conditions anormales qui se présentent. Ensemble EM-200-25 branché à un Pico Ensemble EM-200-25 branché à un uScope consulab.com info@consulab.com 39 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 Capture d’écran CAPTEUR PASSIF À INDUCTION (CAPTEUR MAGNÉTO-INDUCTIF) ANALOGIQUE Capteur magnéto-inductif – Fonctionnement normal sans résistance Capteur magnéto-inductif – Résistance insérée dans le circuit du signal consulab.com info@consulab.com 40 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 CAPTEUR À EFFET HALL Capteur à effet Hall – Fonctionnement normal sans résistance Capteur à effet Hall – Résistance insérée dans le circuit du signal consulab.com info@consulab.com 41 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 Capteur à effet Hall – Résistance insérée dans le circuit de maase CAPTEUR MAGNETO-RESISTIVE À AIMANT INTERNE Capteur magnéto-résistif à aimant interne – Fonctionnement normal sans résistance consulab.com info@consulab.com 42 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 Capteur magnéto-résistif à aimant interne – Résistance insérée dans le circuit d’alimentation 5 V Capteur magnéto-résistif à aimant interne – Résistance insérée dans le circuit du signal consulab.com info@consulab.com 43 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 CAPTEUR MAGNETO-RESISTIVE À AIMANT EXTERNE Capteur magnéto-résistif à aimant externe – Fonctionnement normal sans résistance Capteur magnéto-résistif à aimant externe – Résistance insérée dans le circuit du signal consulab.com info@consulab.com 44 EM-200-25_052984-98 Activité d’apprentissage SA-13 Capteur magnéto-résistif à aimant externe – Fonctionnement normal avec sonde connectée à la borne 5 V Capteur magnéto-résistif à aimant externe – Résistance insérée avec sonde connectée à la borne 5 V consulab.com info@consulab.com 45 EM-200-25_052984-98 Test sur les activités d’apprentissage Test sur les activités d’apprentissage (2 pages) Ces questions portent sur les treize (13) activités suggérées dans la section des travaux pratiques. Répondez aux ques- tions seulement lorsque vous aurez complété toutes les activités. Servez-vous de la feuille des réponses. 1. Un capteur magnéto-inductif génère... A. un signal de tension CC à la sortie B. un signal modulé en largeur d’impulsion C. un signal à résistance variable D. un signal de tension CA à la sortie 2. Le technicien A affirme qu’un capteur magnétique nécessite une alimentation pour fonctionner, notamment de 5 V, alors que le technicien B dit que ce capteur ne fonctionne qu’avec trois fils. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 3. Lorsque la vitesse de la roue dentée augmente, A. la tension de sortie CC diminue B. la tension de sortie CA augmente aussi C. la tension de sortie CC augmente aussi D. la tension de sortie CA diminue 4. Le technicien A affirme qu’un capteur à effet Hall sert à déterminer la vitesse d’un composant quelconque, alors que le technicien B dit qu’il doit être alimenté pour fonctionner. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre consulab.com info@consulab.com 46 EM-200-25_052984-98 Test sur les activités d’apprentissage 5. On utilise un multimètre numérique pour mesurer... A. la tension B. la résistance C. la fréquence D. Toutes ces réponses sont bonnes 6. Lorsque la vitesse augmente avec un capteur à effet Hall, A. le nombre d’impulsions du signal augmentent aussi B. le nombre d’impulsions du signal diminue C. la tension de sortie CC augmente aussi D. la tension de sortie CC diminue aussi 7. Le signal du capteur magnéto-résistif ressemble au signal du (de)... A. capteur magnéto-inductif B. l’encoche large C. capteur à effet Hall D. Aucune de ces réponses 8. Lorsque le capteur magnéto-résistif s’éloigne de la roue en augmentant son entrefer, le signal de sortie... A. augmente B. diminue C. module en largeur d’impulsion D. ne change pas du tout 9. Le technicien A affirme que le réglage de l’entrefer du capteur magnéto-résistif est sans importance, alors que le technicien B dit qu’un entrefer trop grand empêche le capteur de générer une tension de sortie. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre 10. Un capteur à effet Hall perd son alimentation. Le technicien A affirme que ce capteur ne fonctionnera pas. Le tech- nicien B dit que le véhicule ne démarrera pas si ce type de capteur est utilisé pour la position du vilebrequin ou de l’arbre à cames. Qui a raison? A. Le technicien A seulement B. Le technicien B seulement C. Les deux techniciens D. Ni l’un ni l’autre consulab.com info@consulab.com 47 EM-200-25_052984-98 Test sur les activités d’apprentissage Feuille des réponses de l’étudiant Encercler la bonne réponse. 1. A B C D 2. A B C D 3. A B C D 4. A B C D 5. A B C D 6. A B C D 7. A B C D 8. A B C D 9. A B C D 10. A B C D Nom : Groupe : Date : Enseignant : Note : consulab.com info@consulab.com 48 EM-200-25_052984-98 Test sur les activités d’apprentissage Réponses 1. A B C D 2. A B C D 3. A B C D 4. A B C D 5. A B C D 6. A B C D 7. A B C D 8. A B C D 9. A B C D 10. A B C D consulab.com info@consulab.com 49 EM-200-25_052984-98 Plan électrique de l’ensemble EM-200-25 Plan électrique de l’ensemble EM-200-25 consulab.com info@consulab.com 50 EM-200-25_052984-98 Notes Notes 400-6330, rue Zéphirin-Paquet Québec QC G2C 0M3 Canada © ConsuLab Educatech Inc, 2023. Tous droits réservés.
