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Moteur : Réducteur

La transmission à l’hélice est assurée par un réducteur à courroie fixé et accouplé au bloc moteur par des colonnettes et un accouplement élastique (flector) . Le réducteur assure également l’accroche des tirants de fixation de l’ensemble moteur/réducteur.

Fabrication des pièces

La plupart des pièces du réducteur (Arbres, platines, roulements et porte roulement, nez de réducteur, poulies, courroie) sont disponibles auprès du CSA (association des constructeurs de Gazaile). J’ai donc acheté le maximum de pièces.

J’ai usiné les pattes de fixation, certaines colonnettes, entretoises et rondelles complémentaires et effectué les perçages et filetages sur les pièces du CSA.

Note : Attention, les trous recevant les vis de fixation du nez dans la platine avant sont en M8 (les vis servent de goujons) ne pas percer à 8 mm. J’a fait la bêtise et j’ai du fabriquer des insert M8 pour corriger.

Ci dessous les pièces constituants le corps du réducteur et les entretoises de fixation au moteur.

Puis les composants de l’arbre d’hélice (Nez réducteur, arbre, roulements, entretoise entre roulements poulie et clavette)

Et enfin les composants de l’arbre moteur.

Partie droite on voit l’arbre bas avec un roulement déjà monté. Le porte roulement arrière, la poulie et sa clavette, puis une entretoise, le roulement avant et son porte roulement et enfin la butée de serrage du roulement et la cloche de l’alternateur. La portée cylindrique de l’arbre qui reçoit le flector est moletée pour améliorer la transmission des efforts.

Coté gauche, ce sont des pièces qui ont été fabriquées pour aider l’assemblage soit :

  • Un faux axe et 2 faux roulements usinés à des diamètres voisins des valeurs réelles et permettant de monter l’ensemble dans le corps du réducteur sans efforts pour vérifier les cotes avant les opérations de montage/frettage.
  • Une bague guide clavette pour aider la mise en place de la poulie à chaud.

Pré-montage

Le perçage des trous de fixation des platines du réducteur sur le bloc moteur doit être précis pour assurer un bon alignement avec le volant d’inertie et limiter les contraintes sur l’accouplement élastique. J’ai procédé comme suit:

  • Usinage de vis avec une tête en pointe et usinage d’une pige de centrage
  • Mise en place des vis sur le bloc et de la pige sur l’axe du volant moteur
  • Présentation de la platine réducteur sur la pige et marquage de la position des vis (pointage en frappant sur la platine)
  • Perçage des trous de fixation dans les platines (Les 2 platines sont accolées et centrées l’une par rapport à l’autre en emboitant le support de roulement arrière dans les 2 platines

Après perçage des différents éléments, la structure du réducteur est montée sur le bloc pour vérifier le positionnement et définir la géométrie des pattes de fixation des tirants moteur.

Des modèles sont réalisés dans de la tôle d’aluminium fine et malléable pour obtenir des empreintes qui aideront à la découpe et au pliage

Après traçage et découpe grossière sur de la tôle alu de 5mm, les plaques sont pliées à la presse (avec un rond pour conserver un rayon de courbure de 10 mm) après avoir effectué une trempe fraîche. (Chauffage à 430 °C puis refroidissement rapide dans l’eau).

Chaque pattes étant constituée de 2 tôles en sandwich, celles ci sont assemblées après pliage et avant la finition des contours et perçages.

Ci-dessous les pattes terminées avec les silentblocs montés.

La patte de fixation coté gauche est fixé avec les vis du U qui à l’origine sont prévus en M6. J’ai repercé à 8 mm et ajouté 2 entretoises de renfort pour utiliser des vis M8 et prévenir des déformations dues aux efforts exercés par les tirants.

Le moteur étant équipé d’un piège à huile, la vis de la colonnette supérieure doit être noyée dans là platine arrière du réducteur à l’aide d’une vis à tête fraisée. La vis étant inaccessible après montage, j’ai réalisé une colonnette spécifique avec une vis de pression et des méplats pour pouvoir maintenir la vis pendant le serrage de l’écrou.

Les éléments aluminium sont ensuite traités à l’alodine.

Arbre /poulie moteur

Vérifications avant montage

  1. Assemblage du réducteur avec l’arbre bas complet en utilisant les faux roulements et le faux axe pour vérification du jeu entre la poulie basse et les platines (le faux roulement arrière est bloqué sur le porte roulement par une vis de pression intérieure) . Vérification du jeu de serrage de la butée devant le roulement avant.
  2. Le flector étant en place sur le volant moteur : Assemblage du réducteur sur le bloc en utilisant l’arbre bas réel (sans poulie) et les faux roulements . Vérification du bon positionnement des trous du flector en face des filetages de l’arbre moleté.

Montage des composants

  1. Emmanchage du roulement arrière sur l’arbre (à l’aide d’une tige filetée et un manchon de guidage)
  2. Mise en place du porte roulement arrière
  3. Montage de la clavette et montage de la bague de guidage. (Hauteur de clavette préalablement réduite pour conserver un jeu 0,5mm afin de faciliter l’insertion de la poulie à chaud)
  4. Préparation pour frettage de la poulie à chaud (établi près du four, gants et marteau + cales en cas de problème. Repérage du sens de la poulie pour ne pas faire d’erreur.
  5. Frettage de la poulie : Chauffage de la poulie à 250° 1H30, puis insertion sur l’axe. C’est un peu stressant mais en fait ça rentre tout seul.
  6. Montage du roulement avant dans son porte roulement. (Mettre la butée avant dans le porte roulement puis le roulement puis le circlips)

L’arbre bas est alors prêt pour l’assemblage final sur le corps du réducteur.

Arbre hélice

Montage de l’arbre d’hélice sur le nez

  1. Emmanchage du roulement avant (à l’aide d’une tige filetée et un manchon de guidage)
  2. Mise en place de l’entretoise de 125 mm qui sépare les roulements sur l’arbre
  3. Mise en place du nez de réducteur sur le roulement avant (chauffage préalable du nez à 100° pour faciliter son insertion )
  4. Emmanchage du roulement arrière (à l’aide d’une tige filetée et un manchon de guidage) : j’ai du finir l’emmanchage à la presse car les derniers mm étaient très difficiles (le filetage de la tige filetée de 12 mm avait cassé). ATTENTION LORS DE L’UTILISATION DE LA PRESSE A CETTE ETAPE , NE PAS FORCER QUAND LE ROULEMENT ARRIVE EN BUTEE DANS SON LOGEMENT.
  5. Mise en place du circlips

Montage du nez sur la platine avant

  1. Mise en place des vis de maintient du nez de réducteur et collage des vis à l’araldite (Ces vis servent en fait de goujons)
  2. Fixation du nez sur la platine avec des écrous freinés et rondelles

Frettage de la poulie arbre d’hélice

  1. Montage de la clavette (Hauteur de clavette préalablement réduite pour conserver un jeu 0,5mm afin de faciliter l’insertion de la poulie à chaud)
  2. Chauffage de la poulie à 250° 1H30, puis insertion sur l’axe.

CATASTROPHE : L’arbre qui devrait être en retrait de la poulie d’envire 0,5 mm dépasse de 4,5 mm. Cela signifie que lors du travail à la presse, le roulement avant qui doit rester flottant est venu en butée dans la portée en bout de nez. J’ai écrasé l’entretoise inter roulements avec ma presse de 20 tonnes. (A l’origine cette entretoise est fabriquée dans un tube d’aluminium pas très épais). Il faut corriger le problème car, en l’état, les roulements subiront de fortes contrainte axiales sous l’effet de la dilatation des matériaux.

Démontage et correction du problème

  1. Retrait de la poulie: L’ensemble est chauffé au four à 250 °C. J’ai mis un système de ressort et tirants pour appliquer une force d’extraction de la poulie pendant la chauffe. Cela permet de voir quand c’est suffisamment chaud (la poulie s’extrait toute seule après 45 min au four)
  2. Extraction de l’arbre et des roulements à la presse. J’ai réalisé 2 plaques d’accueil en bois avec des 1/2 trous de 90mm pour ne pas blesser le nez pendant l’extraction.
  3. On constate bien que l’entretoise a perdu 5 mm (120 au lieu de 125 mm)
  4. Usinage d’une nouvelle entretoise plus épaisse (Réalisée en 2 parties de 62,5 mm pour faciliter l’usinage)
  5. Achat de nouveaux roulements (ils ont subit une forte contrainte à la presse et ont été surchauffés au four)
  6. Remontage en évitant d’écraser l’entretoise (cf séquence ci-dessous)
  7. Mise en place de la rondelle et vis de fixation en bout d’arbre.

6 Séquence d’assemblage des roulements arbre hélice

Après remontage, l’arbre haut est prêt pour l’assemblage final

Point positif : Cette erreur m’a permis de constater que le désassemblage des axes n’est pas trop compliqué (si on a une presse) et est réalisable sans dommage, ce qui est rassurant pour les opérations de maintenance futures.

Assemblage et réglage

Assemblage

  1. Montage du flector sur le volant moteur et serrage au couple (70 mN et frein a filet bleu). La longueur des vis a été ajustée avant montage du volant d’inertie pour ne pas dépasser car il y a un risque de détérioration du joint spi sortie moteur.
  2. Montage de la platine arrière du réducteur sur le bloc avec vérification du centrage grâce à une pige emboitée sur l’arbre de sortie du moteur.
  3. Montage de l’arbre bas et fixation du porte roulement arrière sur la platine. Les vis de fixation sont accessibles au travers des trous d’allègement de la poulie du réducteur.
  4. Le nez de réducteur étant en position basse, mise en place de la courroie de transmission sur la poulie haute
  5. Insertion de la courroie sur la poulie basse et assemblage de la platine avant avec les colonnettes et U. Les vis sont ajustées en longueur pour limiter le cumul de petits surpoids. Les écrous sont de type freiné avec rondelle d’appui.
  6. Mise en place des pattes de tirants.
  7. Insertion de la cale entre poulie basse et roulement avant
  8. Montage du porte roulement avant de l’arbre bas.
  9. Serrage final des vis du réducteur
  10. Utilisation d’une entretoise et d’une rondelle temporaires et serrage de l’arbre bas en attendant l’assemblage de l’alternateur
  11. Vérification de la libre rotation du réducteur
  12. Vérification du positionnement des trous du flector par rapport aux trous du moyeu moleté de l’arbre réducteur.
  13. Mise en place des vis du flector sur l’arbre réducteur et serrage au couple (70 mN et frein a filet bleu). La longueur des vis a été ajustée avant pour s’assurer que la prise de filet soit maximale mais que le bout des vis ne touche pas le fond des trous filetés.

Réglage

J’ai réalisé un outil de contrôle de la tension courroie (manchon au diamètre des trous d’allègement U réducteur avec un axe de diamètre 25 mm coulissant gradué tous les 2,5 mm) qui se place dans le trou d’allègement du U de réducteur coté droit (à mi hauteur de la courroie). Le réglage est fait pour obtenir un débattement d’un cm en quand on appuie fermement sur l’outil (mais pas trop).

Alternateur

La cloche, le stator et les aimants constituant l’alternateur ainsi que le régulateur de tension proviennent du CSA (association des constructeurs de Gazaile).

Les 10 aimants (Diam 10mm épais 4mm) sont collés dans la cloche avec une colle bi composant en alternant pôles + et pôles – puis noyés dans de la résine chargé au floc. Le moule pour la résine est constitué d’une bande de tôle fine (boite de conserve) recouverte de scotch paraffiné qui vient se coller sur les aimants. La cloche est ensuite équilibrée avec un axe de 8 mm traversant la cloche et test sur 2 plats aluminium horizontaux : ne pas utiliser de réglet métallique car les aimants perturbent le test. L’équilibrage est fait par retrait de résine a l’aide d’une fraise.

Des fils souples sont soudés en sortie du bobinage stator au plus près des bobines puis le stator est imprégné à la résine . Les points de jonction entre cuivre rigide et fils souples son noyé dans la résine.

Le régulateur est positionné sur le U gauche du réducteur, la connexion régulateur alternateur est réalisé par soudure + gaine thermo rétractable. Les fils sont solidarisés par de la gaine et des colliers.

Essais

Dès les premiers tests de rotation moteur en marche, je constate que la courroie frotte légèrement sur les portées des U réducteur. J’ai du démonter , limer les angles des portées et remonter les U réducteur.

Après correction, plus de souci, la courroie est bien centrée

L’alternateur commence a débiter du courant vers 1700 rpm avec 0.7A, le courant passe à 2,5 A à 2160 rpm (sur une batterie faible à 11,8V).

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Protégé : Moteur : Etouffoir et sonde admission

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Protégé : Moteur : Piège à vapeur d’huile

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Moteur : Intercooler et refroidissement pour les tests

Intercooler

.

A l’origine, les 2 sorties de l’intercooler sont sur la même face. Une des extrémités a été démontée et retournée pour avoir une sortie par le dessus et une sortie par dessous.

L’intercooler est placé à l’horizontal coté gauche (montage pour les essais moteur avec des fixations en acier vissées sur le bloc moteur) . Le conduit d’admission et dirigé ver les bas au plus court pour laisser de la place aux futurs conduites de refroidissement du radiateur d’eau. 2 coudes silicone à 90° et un coude à 135° sont utilisés.

Refroidissement

Pour les essais moteur, le radiateur est fixé sur un support solidaire du châssis de test dans la même position que celle qu’il aura sur l’avion fini. La sortie pompe a eau est reliée à un Té alu avant la connexion au radiateur pour la liaison avec le vase d’expansion. Les purges d’air bloc moteur et radiateur sont reliées au sommet du vase d’expansion. Un ventilateur d’extraction est installé sur le radiateur. Un capot bois permet de canaliser l’air dans le ventilateur.

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Moteur : Turbo …

Les transformations sont réalisées en suivant les préconisations de la liasse de Serge Pennec (Adaptations perso, support de turbo, commande de westgate et tuyau huile).

Collecteur / Turbo

Le collecteur en acier a été acheté au CSA. La pièce est de bonne qualité et s’adapte bien sur le bloc. Il faut toutefois ajuster la connexion avec le turbo en faisant des trous oblongs.

La position de la sortie du collecteur n’étant pas la même que sur celui du DV6, le turbo d’origine a été démonté et modifié. La partie compresseur d’air est modifiée pour avoir la sortie sur le coté. L’ensemble est allégé à la meuleuse et à la fraiseuse sur un plateau tournant.

A gauche collecteur avec turbe, à droite retour huile

Le tuyau d’alimentation en huile d’origine n’étant plus adapté, j’ai fabriqué 2 banjos en acier avec les mêmes dimensions que les banjos d’origine. J’ai formé une tuyau acier (forme en S pour permettre les dilatations) et assemblé le tout par soudo-brasage. Les vis de banjos d’origine sont réutilisées.

Note : Javais essayé de braser les raccords inox d’origine mais je n’ai pas réussi à obtenir un résultat satisfaisant.

La sortie d’échappement pour les tests sur banc à été fabriquée à partir d’un coude de 2 pouces en acier doux sur lequel j’ai fait une collerette avec un marteau sur une enclume. Cela s’adapte pas trop mal sur le turbo avec une collier en V. Le coude ayant un grand rayon, il ne conviendra pas pour l’implantation finale car le tuyau est trop proche du silentbloc (à raccourcir ou trouver un coude de petit rayon).

Un renfort, fabriqué à l’aide d’un tube en acier sur lequel est soudée une plaque en U, soutient le turbo. Le tube est aplati et fixé par une vis coté filtre à huile. L’autre extrémité comporte une platine soudée en équerre et fixée au bloc par 2 vis. Pour cette fixation, une vis la été adaptée sur bouchon du conduit d’huile. (Perçage du bouchon, puis introduction d’une vis avec tète coté intérieur et brasage pour l’étanchéité). La plaque en U est percée de 2 trous pour assemblage avec les vis de maintien arrière collecteur/turbo.

A gauche platine, tube et plaque en U fixée au turbo, à droite fixation coté filtre
Support monté vu de dessous

Commande de wastegate

Une platine triangulaire fixée par 2 vis sur la partie compresseur d’air du turbo maintien l’actionneur du wastegate. Cette platine est également fixée sur le bloc moteur, assurant un maintient supplémentaire du turbo. Une des vis coté turbo est percée et terminée par une tétine pour la prise de pression.

La commande de westgate étant inversée, j’ai récupéré le ressort et la membrane et réusiné un corps en aluminium. (Corps en 2 parties assemblées par 6 vis pinçant la membrane et ressort positionné coté tige de commande ). La commande de westgate est fixée sur la platine par une vis centrale (percée et avec une tétine). Une vis complémentaire évite à l’ensemble de tourner dans la platine. Une durite de diamètre 4 mm relie le turbo a l’actionneur.

A gauche platine et fixation sur le bloc, à droite vue de dessous faisant apparaître le retour d’huile, la platine, l’actionneur wastegate avec sa durite et sa tige de commande.

Nouveau collecteur Inox

D.Bitz, un des premiers utilisateur du moteur DV en vol, a constaté que le collecteur en acier monté avec le turbo fixé au bloc subissait des contraintes mécaniques importantes lors des cycles thermiques entrainant une détérioration rapide. Il a développé un collecteur en inox suffisamment rigide pour supporter le turbo. Après validation en vol, il proposé aux constructeurs du gazaile de fabriquer un petite série de ce composant. J’ai donc acheté ce collecteur inox et remplacé le montage initial. Merci à Damien d’avoir partagé son retour d’expérience.

Ci dessous une photo de l’ensemble collecteur turbo avant montage sur le bloc.

J’ai du refabriquer un nouveau support de commande de wastegate , modifier la tige de commande et fabriquer un nouveau tuyau d’alimentation d’huile. J’ai également modifié le tube de jauge d’huile car pour contourner le collecteur. Ci dessous le nouvel ensemble installé avec la sonde EGT et le nouveau tube de jauge à huile.

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Moteur : Bloc/Volant/Démarreur

Les transformations sont réalisées en suivant les préconisations de la liasse de Serge Pennec. Le piège à huile a été présenté par Serge dans le forum Gazaile. Cette pièce est disponible au CSA. A l’époque de ma réalisation elle ne l’était pas, je l’ai donc fabriquée avec les outils dont je dispose.

Volant moteur

Afin d’avoir un moment d’inertie maximal avec une masse minimale, le volant moteur d’origine a été usiné pour ne conserver que la couronne périphérique. La partie centrale a été usinée dans une plaque d’aluminium de 15 mm.

Les 2 parties sont assemblées par 12 vis. Un aimant est fixé sur la couronne pour activer le capteur inductif du compte tour. L’ensemble a été équilibré avec un moyeu de test sur des réglets. (J’ai utilisé des petits aimants pour trouver la position de la masse d’équilibrage , puis j’ai usiné une pièce à visser sur la couronne)

A gauche vue coté moteur, à droite vue coté réducteur après montage.

Note : Pour la mise en place de la courroie de distribution, j’ai fabriqué une pièce de blocage volant visible sur la photo de droite

Suite aux premiers essais moteur avec un barreau fixé directement sur le volant et un serrage insuffisant les filetages destinés à la fixation du flector ont été endommagés. J’ai fabriqué des inserts en acier avec des têtes hexagonales et je les ai emboutis dans des lamages coté arrière du volant.

Le démarreur a été démonté et allégé par perçage des zones inactives de la carcasse et du bloc aluminium. (léger gain de poids)

Bloc et culasse

Le bloc moteur et la culasse ont été allégés à la scie à ruban, à la meuleuse 125 mm et avec une meuleuse pneumatique et fraises à rogner (type fraise lime à bois ).

La culasse et le bloc supérieur qui porte l’arbre à cames ont été démontés pour l’opération d’allègement.

A gauche coté distribution, à droite coté pompe à vide

Une plaque de 3 mm ferme la boite à eau.

La pompe à huile à également été allégée.

Cache culbuteur

Le cache culbuteur est usiné dans une plaque d’aluminium de 3 mm. La plaque est affinée à la fraiseuse dans les parties centrales. Un bouchon en aluminium diamètre 1 pouce est fixé par 4 vis collées. Le bouchon a été acheté sur ebay puis repris au tour pour allègement. L’ensemble est traité à l’alodine.

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Moteur : Injection / distribution

Les transformations sont réalisées en suivant les préconisations de la liasse de Serge Pennec . Les seuls points avec adaptations personnelles sont : Le support de pompe avec 3 points d’encrage, le verrouillage de la sortie pompe à eau et l’outil pour cintrer.

Pompe à injection

La pompe mécanique a été allégée à la fraiseuse.

Un support en tôle d’acier de 3 mm avec 3 points de fixation sur le bloc moteur et une équerre avec des trous oblongs consolide la fixation de la pompe tout en permettant le réglage de l’avance.

L’entretoise inférieure est prolongée par une pièce permettant de verrouiller le raccord d’entrée de la pompe à eau.

Les banjos d’alimentation et de retour carburant ont été allégés et les vis ont été usinées en aluminium. La vis du banjo d’alimentation est allongée et une entretoise en aluminium permet la connexion du tuyau par l’avant de la pompe.

Note : l’orifice calibré de retour de gazoil de la pompe est situé avant la vis de banjo donc pas de problème pour ré-usiner les vis.

Le circuit d’alimentation pour le banc de test comporte une poire d’amorçage et d’une filtre à gazoil . Les conduites du bidon servant de réservoir son fabriquées avec des tuyaux aluminium de 8 mm guidés dans un barreau aluminium avec des vis de réglage de la hauteur.

à gauche détail du banjo d’entré, à droite circuit d’alimentation

Injecteurs et conduites

Les injecteurs sont montés avec des joints cuivre de 3 mm . Des bagues en aluminium assurent le guidage dans les bagues plastique d’origine.

Les brides de fixation ont été adaptées

Note : Avec les brides et butées d’origine la mise en place des vis de banjos de retour des injecteurs est limite : dans mon cas cela passe tout juste. (Un léger raccourcissement des butées cylindriques améliorerait la facilité de montage).

Les conduites d’injecteurs ont été formées à froid à l’aide d’un outil fait maison. Une bride en aluminium maintien les tuyaux (barreau alu de 15 x 10 percé de 4 trous, refendu à la scie puis ré-assemblé par 2 vis) .

L’attribut alt de cette image est vide, son nom de fichier est PompeEnPlace.png.

Note : l’outil ci-dessous qui a servi pour le cintrage est très pratique car il permet non seulement de cintrer mais aussi de maintenir les tuyaux sans les blesser pendant le formage. En changeant les galets il se transforme en cintreuse à fer plat ou en machine pour former les embouts de tuyaux pour le maintien des durites.

Poulies et courroie

La poulie de pompe est construite à l’aide d’ un moyeu , d’un flasque aluminium et d’ une poulie d’arbre à came .

La pompe disposant de trous oblongs pour le réglage de l’avance, l’assemblage coté poulie est fixe.

La poulie de vilebrequin est allégée. L’arbre de vilebrequin a été raccourci. La rondelle d’appui modifiée et la vis de fixation remplacée par un modèle plus court.

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Moteur : EMS Arduino

J’ai réalisé un petit EMS bon marché sur une base Arduino . (Coût du prototype environ 60 Euros avec les capteurs, les plaquettes de test et les composants).

Il est composé d’un module d’acquisition « Arduino Nano » à placer dans le compartiment moteur et d’un couple « Arduino Mega » / afficheur TFT de 3.5″, le tout dialoguant par une liaison série.

L’image ci dessous montre le prototype réalisé par câblage soudé sur des plaques de test. L’unité d’acquisition est implantée sur un circuit imprimé après validation lors des essais moteur.

Liste des mesures et capteurs associés

Nouvelle liste de capteurs suite aux premiers essais moteur ; abandon des capteurs TMP36GZ pour l’huile et l’eu et utilisation se sondes NTC 10k

  • Tension Batterie : Mesure par pont diviseur de tension)
  • Courant Batterie : Mesure non intrusive par capteur à effet Hall +/-30 A WCS1800
  • EGT : Thermocouple K + module MAX6675 interface SPI
  • Température Eau : Sonde NTC 10 K silicone diamètre 6mm
  • Température Huile : Sonde NTC 10 K silicone diamètre 6mm
  • Température compartiment Moteur : TMP36GZ (soudé sur le circuit d’acquisition)
  • Température Air admission : Capteur Peugeot d’origine : NTC (28 kOhms à 0°C / 876 Ohms à 100°C)
  • Pression Air admission : Capteur Peugeot d’origine : (25/369 kPa absolu 0.25/4.75 V)
  • Pression Huile : Capteur 1/4 NPT, 0/100 PSI, 0.5/4.5 V
  • Régime Moteur : Prise W tension alternateur

Ci dessous les capteurs utilisés. (De gauche à droite : pression huile, température eau ou huile, pression + température air admission)

Les sondes de température eau / huile , Sonde NTC 10 K silicone diamètre 6mm , sont placées dans des doigts de gant en aluminium (Photo en bas au centre)

Le capteur de pression d’huile est placé dans la partie basse du moteur sur une platine en aluminium. Il est relié au circuit d’huile par l’intermédiaire d’un tube de petit diamètre pour limiter les échanges thermique et diminuer la température de fonctionnement. (Photo de droite)

Schéma de l’unité d’acquisition

Nouveau schéma suite aux premiers essais moteur: (Modification des valeurs des résistances des filtres RC et utilisation de sondes NTC pour l’eau et l’huile). Le circuit a été validé sauf l’acquisition de vitesse à partir d’une phase de l’alternateur car celui ci n’est pas encore monté. L’acquisition vitesse est faite par un capteur à effet hall pour l’instant

Bien que l’ « Arduino Nano » possède un régulateur 5V intégré la tension 12V est abaissée par un régulateur 7805 en boitier TO-220 pour permettre une meilleure tenue en température.

Chaque capteur externe nécessitant une alimentation 5V est relié par une résistance de limitation afin d’éviter une perte totale de l’unité d’acquisition en cas de court circuit d’un capteur.

Les mesures analogiques (A0 à A7) sont filtrées par un circuit RC.

La varistance de mesure de la température d’admission est alimentée par un pont diviseur de tension (R10, R14) présentant une résistance équivalente de 2.6 kOhms. Cela donne une tension au borne du capteur à peu près linéaire (linéarité +/-4 ° entre 0 et 110 °C)

Même principe pour les varistances températures huile et eau.

La tension alternateur pour la mesure de vitesse moteur est redressée en mono-alternance et limitée à 5V par le circuit (D1, D6, R20, R21). Le signal est câblé sur l’entrée interruption INT0

La sortie Tx0 de l’unité d’acquisition est reliée à l’entrée Rx2 de l’unité d’affichage.

Unité d’affichage

Le module est composé d’un « Arduino mega » sur lequel est enfiché un afficheur TFT 3.5″ (non tactile). Une plaquette à trou, intégrant un bouton poussoir et une résistance reliés à l’entrée D51, est enfichée dans le connecteur inférieur. Ce bouton poussoir est utilisé pour changer de vue.

Un connecteur placé sur le coté permet de relier l’entrée ligne série Rx2 avec le module d’acquisition.

Ci dessous une photo du module TFT vue de dessous et de l’arduino Mega.

Fonctionnement

Acquisition des données

L’unité d’acquisition envoie toutes les 500ms un message avec les valeurs codées en ASCII sous forme d’entiers de 5 digits et séparés par un espace. La première donnée du message est un compteur incrémenté à chaque cycle. Les valeurs nécessitant des décimales sont transmises par multiple de 10 (Exemple : 1/10 Ampère pour la mesure de courant). La longueur totale du message est de 66 octets (Compteur + 10 mesures). Ce format permet de lire en clair les données transmises à l’aide du moniteur série de la console de développement « Arduino ».

Chaque mesure est définie dans l’unité d’acquisition par:

  • Des coefficients de mise à l’échelle a, b (Mesure=a.NbPoints+b)
  • Un coefficient de filtrage (Filt )
  • Une bande morte (DeadB)

Un système anti-bagotement évite des rafraîchissements intempestifs des afficheurs. ( Filtre du premier ordre puis envoi d’une nouvelle valeur si la variation par rapport à la dernière valeur envoyée est supérieure à la bande morte ou si le dernier envoi date de plus de 5 secondes)

Les tension des entrées de mesure de température par sonde NTC n’étant pas tout a fait proportionnelles aux températures réelles, des tables de correction sont définies dans le code et une interpolation linéaire est effectuée pour obtenir une précision inférieure à 1 degré.

Note : La non linéarité est du d’une part a l’utilisation d’un simple pont diviseur et d’autre part a la courbe d’évolution de la résistance des sondes en fonction de la température (cf formule ci dessous: Pour les sondes eau et huile B= 3950, pour la sonde air B=3440 : On a donc 2 tables de correction dans le code.

La mesure vitesse est effectuée par 2 interruptions. Une pour le comptage des impulsions de la broche Int0 et une pour générer un timer à 500mS. Chaque 500 ms , le système mémorise le nb d’impulsions et remet à zéro le compteur. On obtient une précision de 28 rpm. La valeur est arrondie à 10 rpm avant envoi.

Restitution des données

Coté module de visualisation, les mesures possèdent les paramètres suivants:

  • Nom, Unité
  • Nombre de digits et nombre de décimal pour l’affichage
  • Couleur d’affichage à l’état normal (Hors alarme)
  • Valeur d’échelle Min/Max et nombre de tics pour les jauges
  • Valeur de seuils d’alarmes (Très Bas, Bas, Haut, Très Haut)
  • Hystérésis pour les alarmes
  • Echelle et couleur de visualisation historique

Sur réception de message, le programme calcul l’état des alarmes en fonction des seuils et de l’hystérésis et enregistre chaque donnée pour une visualisation historique. (180 échantillons avec une période 10 secondes soit 1/2 heure)

Seuls les messages de 66 octets sont traités. Le compteur de vie en tête de message est vérifié à chaque cycle de réception et est affiché dans la partie supérieur droite de l’écran.

  • Gris pas de perte de message
  • Jaune perte d’un message
  • Rouge perte de plus de 10 messages

2 types d’afficheurs sont disponibles : Afficheur Numérique simple ou afficheur type Jauge (4 tailles disponibles : Très Grand, Grand, Moyen, Petit). Les jauges ont des secteurs de couleur Rouge /Jaune /Vert /Jaune /Rouge en fonction des seuils d’alarmes. La couleur de la valeur apparaît en Jaune ou Rouge en cas d’alarme.

Il est possible de définir plusieurs vues sur la base des 10 mesures disponibles. Un appui sur le bouton poussoir permet de passer à la vue suivante. Ci dessous une vue avec toutes les mesures affichées sous forme de jauge . (Tailles Moyen et petit)

Vue Historique

L’historique des mesures est disponible sous forme de courbes. Une liste d’échelles de visualisation ( numérotées 1 à 6) est prédéfinie dans le code. Chaque mesure est associée à une de ces échelles par codage. Une mesure non associée à une échelle n’est pas visualisée.

Ci dessous la vue historique avec toutes les mesures affichées.Note : La couleur des descriptifs de mesure permet d’associer la mesure aux courbes (Exemple OilP et OilT sont visualisées par des courbes jaunes)

La couleur des valeurs de mesure (Rouge ou jaune ou vert) dépend des seuils d’alarmes

Les échelles on une couleur spécifique par unité et plage de visualisation

Programmation et mise en oeuvre

Unité d’acquisition (ArduinoNano)

Le code est disponible dans le lien ci-dessous (Attention pas à jour avec la dernière version de circuit mise a jour a faire)

https://github.com/jacquesjeannier/EMS/blob/master/EMS.ino

Il faut au préalable installer la librairie SPI (Cf lien ci dessous)

https://github.com/PaulStoffregen/SPI

Unité de restitution (ArduinoMega)

Le code est disponible dans le lien ci dessous.

https://github.com/jacquesjeannier/EMSDISPLAY/blob/master/EMSDISPLAY.ino

Il faut au préalable installer les librairies MCUFRIEND_kbv (Tftglue) et Adafruit_GFX (Cf lien ci-dessous)

https://github.com/prenticedavid/MCUFRIEND_kbv

https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

Circuit imprimé

Le prototype a permis de valider le principe mais a présenté une très mauvaise tenue aux vibrations lors des premiers essais moteur. J’ai donc réalisé un circuit imprimé pour avoir un système fiable pour les essais. Le schéma étant relativement simple, le CI a été réalisé en simple face. Un bornier Phoenix contact 2 étages a été utilisé pour avoir une carte compacte. (65 x 83 mm).

Implantation et typhon du circuit

Circuit après soudure

Repères de câblage du bornier

Catégories
Moteur

Protégé : Moteur : Achats

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