Destinés à informer le conducteur ou les différents calculateurs, les capteurs se sont multipliés jusqu'à se trouver par dizaines dans nos voitures. Mais comment pouvez-vous déterminer si un capteur fonctionne correctement et avec précision ?

Rôle et Importance des Capteurs Automobiles

Les capteurs automobiles sont des composants essentiels des véhicules modernes qui mesurent divers paramètres physiques, tels que la température, la pression, la vitesse, la position et l’accélération. Ils fournissent des informations cruciales à l’unité de commande du moteur (ÉCU), l’unité de commande de la transmission et d’autres systèmes qui régulent les performances, la sécurité et l’efficacité du véhicule.

Les capteurs dans une automobile jouent un rôle vital dans sa performance, sa sécurité et son efficacité énergétique. Par exemple, des capteurs surveillent la vitesse de rotation du moteur, la pression de l’air dans le collecteur d’admission, le taux d’injection de carburant et bien plus encore. De plus, les capteurs contribuent également à la sécurité en alimentant les systèmes d’assistance à la conduite.

Types de Capteurs et Leur Fonctionnement

Voici quelques exemples de capteurs automobiles et leur fonction :

  • Capteur de vitesse : Situé vers la boîte de vitesse pour le principal, il informe le calculateur de la vitesse du véhicule grâce à la mesure de la rotation de l'arbre primaire de boîte. Le résultat est déduit par un calcul en fonction de la taille des roues et des engrenages. Notez aussi que les roues en bénéficient aussi afin de faire fonctionner les systèmes électroniques d'aide à la conduite : ABS, ESP etc...
  • Capteur de température d'eau : Ce capteur va donc estimer la température dans le circuit de refroidissement par eau. Il permet de vérifier qu'elle ne dépasse pas le seuil critique, qui produit alors l'allumage du ventilateur situé au niveau du radiateur. Cela permet aussi de piloter au mieux l'injection (le calculateur se sert donc de cette donnée). La mesure de la température se fait de manière électrique. En effet, la résistance électrique d'un élément (le platine dans notre cas) varie selon la température. En mesurant la résistance on peut donc déduire la température qu'il fait.
  • Capteur de niveau d'eau : Sur certaines autos nous avons un capteur qui vérifie le niveau d'eau dans le vase d'expansion, il n'est donc pas systématiquement présent, selon le segment de l'auto.
  • Capteur de pression d'huile : Pas forcément indiqué au conducteur, le capteur de pression d'huile permet de contrôler que tout va bien au niveau du circuit de lubrification.
  • Capteur de niveau d'huile : Pas systématiquement présent, le capteur de niveau d'huile se situe vers le carter.
  • Capteur de position du papillon : Un potentiomètre permet de détecter et positionner le volet papillon : selon la position la tension émise n'est pas la même.
  • Capteur de position de la pédale d'accélérateur : Même principe que pour le papillon, un potentiomètre (doublé par question de sécurité) envoi l'information au calculateur.
  • Capteur de position du volant : Très utile pour l'ESP, la position du volant est en effet importante pour le calculateur en charge de maîtriser la trajectoire du véhicule. Ce capteur permet de voir si la personne exerce une force sur le volant (dans un sens ou l'autre) ainsi que de mesurer cette fameuse force.
  • Capteur PMH : PMH pour point mort haut, il indique au calculateur (qui pilote le moteur) la position des pistons dans le moteur.
  • Capteur d'arbre à cames : Pas très éloigné du capteur PMH au niveau de sa fonction, le capteur d'arbre à cames (appelé aussi capteur de référence cylindre) permet de signaler (en plus de la position des pistons) le contexte de ces derniers.
  • Capteur de pression d'admission : Servant à piloter l'injection et la suralimentation (turbo ou compresseur), il permet donc de connaître la pression atmosphérique dans l'admission d'air. Le capteur de pression d’admission, aussi connu sous le nom de capteur MAP (Manifold Absolute Pressure), est un composant essentiel du système de gestion moteur de votre véhicule. Sa principale fonction est de mesurer la pression d’air dans le collecteur d’admission. Comme les autres capteurs, il convertit cette information physique en un signal électrique.
  • Débitmètre d'air : Le débitmètre va indiquer au calculateur le volume d'air qui entre dans le moteur par la boîte à air. Cela sert à piloter l'injection dans le but d'optimiser le rendement et les émissions de polluants.
  • Capteur de température d'air : Selon sa température l'air est plus ou moins dense, le calculateur a donc besoin de connaître cette information pour estimer quel volume a une portion l'air environnant (ne pas confondre avec le débitmètre qui mesure la masse d'air entrante).
  • Capteur de pression de carburant : Situé sur la rampe commune d'injection, il informe le calculateur afin qu'il contrôle le régulateur de pression. Si il n'y a pas de pression détectée, la voiture ne peut pas démarrer.
  • Détecteur d'eau dans le carburant : Situé dans le filtre à carburant, certaines autos ont donc un détecteur d'eau afin d'allumer un témoin en cas d'excès.
  • Sonde lambda : Située dans l'échappement (il peut y en avoir plusieurs), elle permet de voir de quoi sont composés les gaz sortant du moteur. Grâce à cela le calculateur va pouvoir adapter au mieux le mélange comburant / carburant dans les chambres de combustion.
  • Capteurs de pression différentielle FAP : Destiné au filtre à particules, il y en a un à l'entrée et à la sortie de ce dernier.
  • Capteur de NOx : Afin de piloter l'injection d'Adblue on a sur l'échappement un capteur de NOx (x = indéfini car il existe plein de types de NO : NO2 etc.). Le NOx est beaucoup lié à l'emploi de mélange pauvre, d'autant plus important sur le diesel qui fonctionne en excès d'air.
  • Capteur de cliquetis : Il permet de détecter une mauvaise combustion dans le moteur pour en informer le calculateur. Le détecteur capte des vibrations trop élevées par les vibrations émises.
  • Capteur d'assiette : Permet de savoir si le véhicule penche vers un côté ou pas.
  • Capteurs d'accélérations / décélérations : Les capteurs d'accélérations / décélérations longitudinales et latérales servent aussi aux systèmes de correction de trajectoire / freinage. Il y en a plusieurs afin de connaître précisément les mouvements de l'auto (lacet, roulis, rotation etc.).
  • Capteur de luminosité : Il y en a un par roue. Ce dernier change de tension selon la lumière qu'il reçoit.
  • Capteurs à ultrasons : Utilisant la technologie du sonar (ondes sonores), le système consiste simplement à envoyer des ondes se ricocher contre les obstacle. Le calculateur compte simplement le temps que ça lui a mis pour revenir et en déduit la distance.
  • Capteur de pression de climatisation : Il sert à savoir ce qui se passe dans le circuit de climatisation, à savoir quelles y sont les pressions dans les circuits basse et haute pression.
  • Caméras : Pour les nouvelles aides à la conduite, la voiture doit désormais lire son environnement. Elle se sert notamment d'une caméra, voire même de deux (donc stéréo) pour les autos ayant une conduite autonome.
  • Capteur de ceinture de sécurité : Obligatoire, ce capteur permet d'allumer une alerte insupportable afin que tous les conducteurs soient incités à s'attacher.
  • Capteur de fermeture de porte : Il est destiné à alerter le conducteur qu'une porte, coffre ou capot est bien fermé.
  • Radars et sonars : Des radars (ondes sonores) et sonars (ondes électromagnétiques) sont aussi utilisés pour détecter l'environnement alentour et pour compléter ce que perçoivent les caméras.

Maintenance et Entretien des Capteurs Automobiles

L’entretien des capteurs auto nécessite une certaine précision. Voici quelques conseils :

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  • Nettoyage régulier : Les capteurs peuvent s’encrasser avec le temps, ce qui peut affecter leur performance.
  • Produits appropriés : Évitez l’utilisation de produits chimiques agressifs qui peuvent endommager les capteurs.
  • Installation correcte : Un capteur mal installé peut donner des lectures inexactes, ce qui peut affecter le fonctionnement de votre voiture.
  • Inspections régulières : Les capteurs doivent être inspectés régulièrement pour s’assurer de leur bon fonctionnement.

Entretien Spécifique de Certains Capteurs

  • Capteur PMH : L’entretien du capteur PMH peut être réalisé par le biais de méthodes simples. Une des manières de maintenir son efficacité est de procéder à un nettoyage régulier. En complément du nettoyage, vous pouvez effectuer un contrôle visuel du capteur pour vérifier son état général. L’utilisation d’un outil de diagnostic peut également être bénéfique pour détecter les dysfonctionnements du capteur.
  • Capteur ABS : L’entretien du capteur ABS nécessite une attention particulière. En effet, la présence de saleté ou de rouille peut altérer son fonctionnement. Avant de commencer le nettoyage du capteur ABS, assurez-vous d’avoir les outils nécessaires à portée de main : un chiffon en microfibres, une brosse, de l’eau savonneuse et un dégrippant. Commencez par retirer la saleté et les particules métalliques en utilisant le chiffon microfibres. Ensuite, nettoyez les impuretés avec de l’eau savonneuse. Évitez tout produit chimique qui pourrait endommager le capteur.
  • Capteurs de vitesse : Pour entretenir ces capteurs, la première étape est d’identifier leur emplacement précis. L’entretien de ces capteurs implique un nettoyage régulier, similaire à celui des capteurs ABS. Il faut éliminer les poussières et la saleté, tout en évitant tout choc ou impact.
  • Capteur d’arbre à cames : Pour un entretien optimal du capteur d’arbre à cames, la propreté est la clé. Évitez de salir cet élément lors de son installation. Vous pouvez également procéder au nettoyage du capteur si vous rencontrez certains problèmes tels que des ratés au démarrage, un bruit moteur anormal, ou une surconsommation de carburant.
  • Capteur MAP : Commencez par localiser et débrancher le capteur de son connecteur. Ensuite, utilisez un produit nettoyant spécifique aux pièces électriques, ou du White Spirit. Vous pouvez également opter pour un nettoyant pour freins. Une fois le capteur propre, séchez-le soigneusement avant de le remettre en place.

Diagnostic des Performances des Capteurs

La première étape pour déterminer les performances d’un capteur automobile consiste à comprendre ses spécifications. Ce sont les paramètres techniques qui définissent les caractéristiques du capteur, telles que la portée, la résolution, la précision, la linéarité, l’hystérésis, la dérive et le temps de réponse. Vous pouvez trouver ces spécifications dans la fiche technique du capteur, sur le site Web du fabricant ou dans le manuel d’entretien du véhicule.

La deuxième étape pour déterminer les performances d’un capteur automobile consiste à choisir le bon équipement de test. Selon le type et la fonction du capteur, vous aurez peut-être besoin de différents outils pour générer, mesurer et enregistrer les signaux d’entrée et de sortie. Par exemple, vous aurez peut-être besoin d’un multimètre, d’un oscilloscope, d’un générateur de signaux, d’un enregistreur de données ou d’un outil de numérisation.

Il est conseillé d’étalonner le capteur chaque année, en fonction de la fréquence de son utilisation. L’étalonnage est la comparaison des mesures du capteur avec les mesures effectuées avec un capteur de référence (préalablement étalonné dans un laboratoire agréé).

Capteurs de Vitesse Actifs à Effet Hall

Les capteurs inductifs monopolaires sont des capteurs inductifs ou magnétiques qui mesurent les vitesses de roues, sans contact. Les capteurs inductifs bipolaires possèdent une particularité qui est celle de transmettre un signal électrique plus important que celui transmis par les capteurs monopolaires.

Les deux derniers types de capteurs de vitesse sont les capteurs actifs. Ils sont dits actifs, car ils doivent être alimentés par une tension extérieure pour pouvoir fonctionner. À défaut d’une alimentation en tension, ils ne peuvent fournir aucun signal. En fonction du flux magnétique qui le traverse, les éléments sensibles qui le composent génèrent une tension. Ces éléments sont de types magnéto-résistifs ou à effet hall.

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La tension à mesurer à partir de ces types de capteurs ne dépend pas de la vitesse de rotation de la roue puisqu’il est possible de la mesurer jusqu’à son immobilisation totale de la roue.

Le capteur actif à effet hall est constitué de deux parties : une partie électronique intégrée et un élément de hall qui est composé de deux cellules, à effet hall, décalées. Pour le cas d’un capteur de vitesse de roue par exemple, la rotation de la roue génère un champ magnétique qui varie, créant ainsi deux signaux alternatifs.

Afin d’obtenir un seul signal, les deux signaux sont soustraits et filtrés dans un différentiel pour supprimer les parasites. Le nouveau signal obtenu est amplifié pour ensuite passer dans une bascule à seuil (ou trigger de Schmitt) où il est écrêté et calibré pour former un signal carré. Enfin, ce dernier passe à travers deux générateurs de courant.

Généralement, les fabricants livrent les capteurs de vitesse, de type actif à effet hall, par bandes de centaines de composants. Afin de les intégrer sur un circuit électronique, il est nécessaire d’utiliser une machine pour les couper et courber les broches de connexion.

Il existe, certes, des appareils manuels moins onéreux, mais qui nécessite l’intervention d’un opérateur. La productivité peut être extrêmement réduite, la quantité produite par heure étant très limitée.

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La machine dédiée pour courber et couper les capteurs de vitesse à effet hall qui est fabriquée par l’entreprise MGA Technologies a été pensée de façon à permettre la préparation des capteurs avant leur soudure.

L’entreprise MGA Technologies conçoit et réalise pour ses clients les moyens d’assemblage et de contrôle en prenant compte de leurs différentes contraintes process et produits afin d’améliorer la performance de leurs installations.

MGA Technologies met en œuvre tout son savoir-faire, son expérience ainsi que ses compétences au service de la réussite de chaque projet d’investissement de ses clients.

L’équipe de l’entreprise est également disponible afin de suggérer en amont les alternatives techniques pour enrichir les cahiers des charges de sa clientèle.

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