Quel est le principe de fonctionnement d’un capteur de compteur de vitesse ?

Les capteurs du compteur de vitesse convertissent la vitesse d'un objet en un signal électrique mesurable (tel que la tension, la fréquence ou le nombre d'impulsions), qui est ensuite traité électroniquement pour entraîner une aiguille ou afficher une valeur de vitesse sur un écran. Leur principe de base repose sur l'induction électromagnétique, l'effet Hall, l'effet photoélectrique ou encore l'effet Doppler. Voici un aperçu du fonctionnement des différents types de capteurs de compteur de vitesse et de leur utilité :
I. Capteur de vitesse à induction électromagnétique
Comment ça marche : selon la loi d'induction électromagnétique de Faraday, lorsque des conducteurs (tels que des bobines) se déplacent dans un champ magnétique, la coupure des lignes de champ magnétique crée une force électromotrice induite (FEM) (tension). La taille de la force électromotrice d'induction est proportionnelle à la vitesse à laquelle le conducteur coupe la ligne de champ magnétique, comme suit :
E.L.v.
Où,
Catégorie B
C'est l'intensité du champ magnétique,
l/
est la longueur efficace de la bobine, et
v. INTRODUCTION
C'est la vitesse de coupe.
Structure:
Noyaux et bobines magnétiques : fixés dans le boîtier du capteur pour former un champ magnétique stable.
Axe du noyau magnétique connecté à l'objet mesuré : lorsque l'objet se déplace, il entraîne la rotation de l'arbre du noyau, ce qui fait que la bobine coupe la ligne du champ magnétique.
Signal de sortie : la force électromotrice induite (tension) est proportionnelle à la vitesse et ne nécessite pas d'alimentation externe (conception passive).
Application:
Capteur de régime moteur : monté sur un carter de pont moteur ou un carter de transmission, des signaux de courant alternatif sont générés par la rotation d'une roue magnétique (rotor à engrenages). L'amplitude du signal est proportionnelle à la vitesse et la fréquence reflète la vitesse.
Surveillance des vibrations : par exemple, le capteur de vitesse SZ-6K surveille la vitesse, l'amplitude et la fréquence des vibrations afin de fournir une alerte précoce en cas de dysfonctionnement des machines rotatives telles que les pompes et les ventilateurs.
Forces et faiblesses :
Points forts : Structure simple, fiable, réponse basse fréquence, aucune alimentation externe requise.
Faiblesses : Petite taille, ne convient pas à la mesure de vitesse ; sensible à la température, nécessite un circuit de compensation.
ii. Capteur de vitesse à effet Hall
Comment ça marche : Lorsqu'un courant électrique traverse un semi-conducteur (élément Hall) placé dans un champ magnétique, il crée une différence de tension (tension Hall) perpendiculaire à la direction du courant et du champ magnétique. À mesure que l'intensité du champ magnétique change, la tension de Hall change également, produisant des impulsions carrées - proportionnelles à la vitesse.
Structure:
Élément Hall : Fournit un courant de travail constant.
Engrenage de déclenchement/roue à pôles magnétiques : modifie l'intensité du champ magnétique lorsque l'axe mesuré tourne.
Signal de sortie : la fréquence est proportionnelle à la vitesse, l'amplitude est une mise en forme ultérieure du circuit qui est nécessaire.
Objectif : Capteur de position de vilebrequin/arbre à cames automobile : Déclencher les circuits d’allumage et d’injection de carburant.
Capteur de vitesse de roue (ABS) : Détecte la vitesse des roues pour éviter le blocage lors du freinage.
Forces et faiblesses :
Avantages : mesure sans contact, longue durée de vie, vitesse de réponse rapide, traitement pratique du signal de sortie numérique.
Faiblesses : Alimentation externe nécessaire, cible nécessaire pour être déclenchée (engrenage/pôle).
III. Capteur de vitesse à effet photoélectrique
Comment ça marche : La vitesse est mesurée par l'émission, le blocage ou la réflexion de la lumière. La lumière provenant d'une source lumineuse (telle qu'une LED) éclaire la surface d'un objet en rotation (ou d'un disque perforé/denté), tandis qu'un récepteur photosensible (tel qu'une photodiode) détecte les changements de lumière et produit un signal d'impulsion.
Structure : Source lumineuse et récepteur : placés l'un en face de l'autre (transmission) ou du même côté (réflexion).
Disque codé/marqueur réfléchissant : modifie le chemin de la lumière pendant la rotation, produisant des impulsions.
Signal de sortie : la fréquence est proportionnelle à la vitesse et nécessite un traitement de circuit ultérieur.
Objectif : servomoteurs, machines-outils CNC, imprimantes et autres mesures de haute-précision.
Mesure optique de la vitesse de la souris : La vitesse de mouvement est calculée en détectant les changements de lumière réfléchie sur le bureau.
Forces et faiblesses :
Points forts : Sans contact, haute précision, temps de réaction rapide.
Faiblesses : Sensible à la pollution, peut être perturbé par la lumière ambiante, structure complexe.
IV. INTRODUCTION INTRODUCTION Capteur de vitesse à effet Doppler
Comment ça marche : Lorsqu'une source d'ondes se déplace par rapport à un observateur, la fréquence des ondes reçues par l'observateur change (décalage Doppler). Les capteurs émettent des ondes électromagnétiques (ondes radar ou lasers) dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de l'objet (v) et la fréquence est comprise entre les ondes réfléchies et émettrices (Δf) :
VF
Utilisations : Utilisé pour la mesure de la vitesse : compteurs de vitesse radar, vélocimètres laser.
Surveillance industrielle : Mesure de la vitesse de fil des tôles et du papier.
Mesure de la vitesse d'un fluide : les vélocimètres laser Doppler (LDV) mesurent la vitesse d'écoulement d'un liquide ou d'un gaz.
Avantages et inconvénients
Points forts : Mesure sans contact, à longue-portée, haute précision.
Faiblesses : Coût élevé, nécessité de se concentrer sur la cible, angle affectant les résultats de mesure (nécessité d'une compensation en cosinus).
V. Applications spécifiques des capteurs de compteur de vitesse dans les automobiles
Affichage de la vitesse du véhicule : le signal de sortie du capteur est traité électroniquement et l'indicateur de conduite ou les écrans affichent la vitesse.
Compteur de vitesse électromagnétique : entraîne la déviation du pointeur via le signal de courant, haute précision.
Compteur de vitesse numérique : Affiche les chiffres directement, éventuellement intégré à un tableau de bord ou à un écran de commande central.
Fonctions de contrôle
Servocommande du régime de ralenti du moteur : ajustez la vitesse de ralenti, réduisez la consommation de carburant.
Changement de vitesse automatique : déterminez le moment du changement de vitesse en fonction de la vitesse et du régime moteur.
Régulateur de vitesse : Maintenez la vitesse définie pour réduire la fatigue du conducteur.
Contrôle du ventilateur de refroidissement : ajustez la vitesse du ventilateur en fonction de la vitesse et de la température du moteur.