Interpréter un signal alternatif (fréquence) de 70v+ avec un microcontrôleur

[TARHARNAK]

Bonjour à tous,


Je dois parvenir à récupérer la vitesse d'un moteur de karting en tour par minute.

Je vais venir interpréter le signal d'allumage de la bougie.
L'allumage est produit à l'aide d'un rotor sur le vilebrequin et d'un stator fixé sur le carter du moteur qui envoient des impulsions à une bobine qui amplifie signal pour envoyer de la très haute tension à la bougie.

stator-pvl-1419-rotor-945-pvl.jpg
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Ne disposant pas d'informations techniques sur les pièces ,j'ai fait des mesures à l'oscilloscope sur le sortie du stator et voici ce que cela m'a donné : à chaque tour moteur il y a une impulsion alternative (1 tour = 1 impulsion positive et 1 négative).

Je viens vers vous pour avoir conseil à savoir comment interpréter ce signal qui monte parfois jusqu'à 70 V (voir peut-être plus dépendamment de la vitesse du moteur).

J'avais pour idée de mettre une diode afin de le laisser passer que le signal positif avec éventuellement un diviseur résistif vers, par exemple, un photocoupleur de manière à avoir un signal interprétable avec un microcontrôleur.

J'attends avec impatience vos idées et conseils

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osc659.jpg
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[simon.]

Salut,

T'as de bonne idées tout seul je trouve.

Je ne pense pas qu'un pont diviseur purement résistif soit la meilleure solution si la tension a interpreter peut varier. J'imaginerais plus une resistance en série avec une zener de 5V.

[TARHARNAK]

Merci pour ta réponse,

Peux tu m'expliquer un peu plus car il ne m'est pas encore arriver d’utiliser de diode Zener. je sais je dois brancher en sens inverser et c'est tout ?

100 k ohm pour la résistance conviendrais ?

[simon.]

Oui et oui.

Tu branches ta zener entre la masse et la patte de ton microcontroleur, ca limitera la tension a 5V.

[A voir en vidéo sur Futura]

[simon.]

Il faut aussi une grosse resistance (genre 500k) en parallele de la zener pour ramener la tension a 0 en absence de pic.

[simon.]

Hmmm par contre y'a un truc qu'il faut preciser.
Si on regarde ta premiere capture a l'oscillo. Tu t'attends compter combien de pics, la? 4, ou bien une quinzaine ?

[f6exb]

Hmmm par contre y'a un truc qu'il faut preciser.
Si on regarde ta premiere capture a l'oscillo. Tu t'attends compter combien de pics, la? 4, ou bien une quinzaine ?

J'ai du mal aussi à interpréter cet oscillogramme. J'ai imaginé qu'il faisait tourner le rotor à la main pendant plusieurs tours et qu'il s'y reprenait à plusieurs fois.

à chaque tour moteur il y a une impulsion alternative (1 tour = 1 impulsion positive et 1 négative)

[Qristoff]

J'ai imaginé qu'il faisait tourner le rotor à la main pendant plusieurs tours et qu'il s'y reprenait à plusieurs fois.

Je vois que ça ! mais en regardant l'échelle de temps, il est souple du poignée le gars ! faudrait mieux qu'il utilise une visseuse !

[Qristoff]

Il faut aussi une grosse resistance (genre 500k) en parallele de la zener pour ramener la tension a 0 en absence de pic.

Il n'est pas forcément intéressant de monter la résistance série si haut, une 50K suffit et ça réduit le temps de montée/descente du signal. En 50K, il faut prendre une résistance de 1/4W. et je préconise un trigger de schmitt (HC14) avant le µC.

[simon.]

Pour le trigger de schmitt y'a des microcontroleurs qui en ont en interne sur certaines pattes. Ca peut economiser un composant externe.

[TARHARNAK]

Merci de vos réponses

Effectivement je tourne à la main, le vilebrequin est difficile d'accès pour une visseuse et même pour la main, ce sont des rotations de l'arbre via la boite de vitesse (karting à boite),

Donc difficile de voir si le voltage vas augmenter avec la vitesse qui monte jusqu'a 13000 tours/min

Je vais m’intéresser à ce que vous me conseillez

[Vincent PETIT]

Salut,
Tu n'avais pas la possibilité de faire une mesure de vitesse sur l'arbre moteur ? Compter les tours de l'arbre ? Y a pas de boîte de vitesse si je ne me trompe pas.

Avec la solution zener il faut faire attention a ce que tu vas connecter derrière car la tension ne sera pas stable si le courant qui traverse la zener est trop faible et le problème c'est que le courant dépend de la tension issue du stator.

Si pas assez de courant là zener va écrêter aux alentours de 4,7V mais pas à 4,7V ça peut depasser. Pour ne pas que ça arrive il faut un courant qui dépasse ce qu'on appelle le courant de coude de la zener (il est souvent proche des 20mA). Dans la datasheet la 1N4732 est annoncée à 4,7V pour un courant de 53mA.

Si les variations de tension sont fortes c'est pas évident à déterminer le courant.

[simon.]

Bonsoir Vincent,

Avec les valeurs discutées jusqu'a présent l'ordre de grandeur du courant max dans la zener serait grosso modo 1mA.

Ce que tu dis, c'est que c'est insuffisant pour garantir une tension "proche" de 4.7 V ? C'est ca ? Qu'on risque d’être très en dessous ?

[Antoane]

Bonjour,

Il est aussi possible d’écrêter avec une diode entre l'entrée du µC et le Vcc : il faut de préférence une diode Schottky pour ne pas polariser en direct les diodes internes du composant et être sûr que le courant envoyé sur l'alimentation sera consommé par le circuit alimenté par cette tension Vcc.
Une autre méthode simple assurant une certaine protection peut consister à commander un NPN à partir de ce signal.

[TARHARNAK]

Non Vincent, pas vraiment, d'un coté il y as un carter de l'autre un écrou sortant qui serre le rotor mais, je suis amener à le défaire régulièrement car je change cette pièce plusieurs fois par journée d'utilisation (réglage allumage)

Voici le moteur pour info :

photo3-kart-karting-intrepid-tmk9c-125-bv-3-dxfx7x9w1312638.jpg

tm-kz10c-usine.jpg

[simon.]

Pour en revenir a cette histoire de zener, si j'ai bien compris ce que dit Vincent, c'est juste qu'il faut une zener faite pour les petits courants.
Par exemple la BZX79B4V7 qui a un courant zener de 2mA, donc tres proche de ce qu'on aurait dans ce montage.
Apres point de vue approvisionnement c'est sans doute plus facile de faire le montage a transistor d'Antoane.

[f6exb]

Bonjour,

Ne disposant pas d'informations techniques sur les pièces ,j'ai fait des mesures à l'oscilloscope sur le sortie du stator et voici ce que cela m'a donné : à chaque tour moteur il y a une impulsion alternative (1 tour = 1 impulsion positive et 1 négative).

Est-ce que la bobine du stator était débranchée du circuit d'allumage, ou as-tu mis l'oscillo en parallèle ?

[Vincent PETIT]

Salut Simon,

Ce que tu dis, c'est que c'est insuffisant pour garantir une tension "proche" de 4.7 V ? C'est ca ? Qu'on risque d’être très en dessous ?

Pour répondre à ta question il faut regarder la résistance dynamique de la zener. C'est un paramètre qu'on néglige souvent mais son rôle peut devenir important lorsqu'on a des variations de tension à l'entrée (ΔV_in), et donc de courant de polarisation de la zener (ΔI_z), au travers de sa résistance de polarisation. La résistance dynamique est donnée par le fabricant : R_{dynamic en un point de la courbe} = ΔV_z/ΔI_z.

Ci dessous, pour une même variation de I_z on peut voir que la variation ΔV_z n'est pas la même suivant où on se trouve sur la courbe.

text5656.png

Et la doc constructeur donne les valeurs de la pente en un point de la courbe, donc R_dynamic, pour un courant donné.

path6033.png


On prend un exemple chiffré : Résistance de polarisation de 50kΩ, variation de la tension d'entrée 70V suivant la vitesse (70V en tournant à la main et 180V a fond la caisse, c'est un exemple)

Polarisation de la zener :







Ça tombe car la doc nous dit que R_dynamic @1mA vaut 500Ω !


Variation de la tension zener :







La tension zener peut aller jusque 4.7V + 693mV = 5.40V

Si tu refais le même calcul avec une résistance dynamique de 8Ω donc pour un courant I_z de 53mA (c'est à dire R = 1.2kΩ) tu verras que la zener régule beaucoup mieux ~ 10mV en plus des 4.7V.


ps1 : pour la démonstration de la formule ΔV_out je te renvoie vers The Art of Electronic, 3rd edition - page 12.
ps2 : la variation de tension à l'entrée peut évidemment être négative.


A+

[Vincent PETIT]

@TARHARNAK,
En effet, je vois sur tes photos que ça ne va pas être possible. Ce qui est gênant ce qu'on ne sait pas trop si on peut tirer beaucoup de courant sur le stator sans influer sur l'étincelle de la bougie. Je crois qu'il y a un bobine - élévateur de tension - entre le stator et la bougie ? Si oui, je ne suis pas sur qu'on puisse tirer beaucoup de courant en amont de celle ci. Il ne faudrait pas que ça nuise à la qualité de l'allumage.

C'est pour ça que je proposais une solution qui consistait à compter le nombre de tour que fait l'arbre moteur (qui doit être directement l'arbre de la roue si il n'y a pas de boîte de vitesse ?) genre avec une fourche optique un truc dans le genre.

Sinon les propositions d'Antoane permettent de ne pas tirer beaucoup de courant.

[paulfjujo]

bonjour,

A une epoque qui commence à devenir lointaine, j'avais utilisé une simple "queue de cochon" sur le
cable d'allumage pour faire un compte-tour analogique sur ma 4CV

Queue de cochon : 4 à 8 spires d'un simple fil rigide 1mm2 enroulé sur le fil central du delco
liaison capacitive (0.1µF) vers l'entrée d'un 74LS13..
trigger de schmit suivi d'un monostable (74121) et en sortie un beau galva 1mA 270°
il n'y avait pas de *.pdf à l'epoque pour conserver un schema
.. et le minitel ..boof
etalonné au Géné BF avec petit signal direct sur l'entrée.

[Vincent PETIT]

Tu avais réalisé un enroulement de Rogowski. Bonne idée !

Je trouve qu'on a du mal à trouver de la littérature sur le sujet. Si quelqu'un trouve quelque chose de concret (formule, dimensionnement, ...) je le veux bien.

[TARHARNAK]

Est-ce que la bobine du stator était débranchée du circuit d'allumage, ou as-tu mis l'oscillo en parallèle ?

Oui débranchée. Non pas d'oscilloscope en parallèle.

Je crois qu'il y a un bobine - élévateur de tension - entre le stator et la bougie ? Si oui, je ne suis pas sur qu'on puisse tirer beaucoup de courant en amont de celle ci. Il ne faudrait pas que ça nuise à la qualité de l'allumage.

Oui il y a une bobine

C'est pour ça que je proposais une solution qui consistait à compter le nombre de tour que fait l'arbre moteur (qui doit être directement l'arbre de la roue si il n'y a pas de boîte de vitesse ?) genre avec une fourche optique un truc dans le genre.

J'ai une boite de vitesse sur ce moteur. Et sur l'arbre j'ai un capteur (opto interrupteur + roue dentée) qui me donne les tours de roue pour un affichage en Km/h.


EN RESUME :

Je vais avoir 3 fonctions liés moteur :

>Vitesse du moteur en rotation par minute : ce sur quoi porte le sujet

>Vitesse en kilomètre-heure : Une roue dentée placée sur l'axe arrière passe à l'intérieur d'un Photo-interrupteur génère un signal carré interprété en interruption par le µcontrôleur

>Indicateur de rapport engagé (il y a 6 rapport de boite) : obtenu à partir du calcul du ratio vitesse kmh/vitesse moteur.

[trebor]

Bonjour à tous,
Compte-tour jusque 20000 t/min plus compteur horaire, inductif sur le fil de la bougie.
https://www.amazon.fr/Inductif-Compt.../dp/B07J1K5ZH9
Plein d'autres modèles :
https://www.google.com/search?q=comp...E_n9iQSuQ-LpM:

Peut être qu'il y aurait un bon schéma :
https://www.google.com/search?q=sch%...w=1994&bih=954

[Antoane]

Bonjour,

Tu avais réalisé un enroulement de Rogowski. Bonne idée !

Il me semble que pour une "queue de cochon", le couplage est plutôt capacitif : l'une des bornes du capteur n'est pas connectée : https://forums.futura-sciences.com/e...mage-moto.html
Mais c'est peut-être pas ce dont parle paulfjujo.

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Ah oui en effet si le schéma de paulfjujo est le même que celui dont tu fais référence, ce n'est pas une bobine de Rogowski.