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Interférences électromagnétiques dans le domaine automobile – Partie 1

28.05.2024

Interférences électromagnétiques dans le domaine automobile – Partie 1

Si vous ne voyez pas quelque chose, alors …

ne signifie pas qu’elle n’existe pas. Cette affirmation peut bien sûr s’appliquer à de nombreux aspects, mais cette fois-ci, il s’agira des ondes électromagnétiques. Leur action n’est généralement pas directement visible. Néanmoins, nous avons tous été confrontés à toutes les formes d’action des vagues sur les équipements. Le premier exemple est celui des tempêtes et des éclairs. Il arrive parfois qu’une tempête imminente interrompe le visionnage de la télévision en raison d’une perte de signal ou d’artefacts étranges dans l’image. Il en va de même pour la radio. Ici, cependant, les problèmes de réception sont moins importants et prennent la forme de grésillements. De nombreux utilisateurs plus âgés, équipés d’une radio Safari dans leur Fiat 126p, ont été informés de l’approche de la tempête en écoutant simplement l’émission. Et il ne s’agissait pas du tout d’annonces météorologiques…. Dans le premier de ces deux articles, nous examinerons le rôle que jouent les interférences électromagnétiques dans l’industrie automobile.

Interférences et normes

Il s’agit d’une question qui existe depuis longtemps, mais qui n’a pas été réglementée dès le départ. En effet, au début du développement de l’automobile, les interférences électromagnétiques étaient associées à l’allumage par étincelle. Et ils n’ont pas vraiment été un problème pendant de nombreuses années. À ce stade, il convient de préciser qu’une voiture peut être à la fois une source et un récepteur d’interférences. Au départ, la plupart des systèmes embarqués à bord du véhicule étaient de conception électromécanique. Tels que les appareils d’allumage, les contrôleurs d’alternateurs relayés, etc. Ces systèmes émettaient de nombreuses interférences qui n’affectaient pas les autres véhicules mais commençaient à gêner les auditeurs de radio.

Et c’est la production d’interférences qui interfèrent (sont perçues) qui est devenue l’une des raisons les plus importantes pour lesquelles diverses organisations se penchent sur ce sujet. C’est à leur instigation, par exemple, que la première étape a été l’introduction de câbles d’allumage tressés en métal ou de tuyaux de bougies d’allumage comme blindage. Cela a permis de réduire considérablement les interférences générées. De même, les constructeurs ont commencé à ajouter des fonctions dites « embarquées ». le condensateur antiparasite (également appelé condensateur de la bobine d’allumage, unité d’allumage). Il s’agit d’une nouvelle étape importante dans la lutte contre les interférences. C’est souvent la défaillance de ce condensateur qui fait entendre à l’auditeur le grésillement caractéristique de la radio. Par la fenêtre, il aperçoit une moto qui passe à toute allure et dont le propriétaire n’est malheureusement au courant de rien. De son point de vue, le bon fonctionnement des composants du système d’allumage était correct. Cela est dû au fait que la capacité de ce condensateur diminuait et que le moteur fonctionnait correctement. Malheureusement, dans la pratique, les habitants de la rue ont été les premiers à être informés de la défaillance.

Compatibilité électromagnétique

C’est le slogan que de nombreuses personnes ont probablement rencontré. Plus sous l’acronyme CEM (compatibilité électromagnétique). Si vous avez eu l’occasion de lire le manuel d’un appareil électronique (en particulier d’un équipement radio, comme les utilisateurs d’un smartphone ou d’un routeur Wi-Fi), vous trouverez souvent dans les spécifications des informations sur le respect d’une norme relative à cette question. En général, ce terme désigne la capacité d’un appareil donné à fonctionner dans un environnement électromagnétique particulier , mais aussi à ne pas émettre un champ électromagnétique qui interfère avec le bon fonctionnement d’autres appareils fonctionnant dans cet environnement. Pour l’industrie automobile, deux normes sont particulièrement importantes : EN55012 / EN55025.

Aujourd’hui, l’électronique doit satisfaire à de nombreux tests, y compris ceux spécifiquement liés à la CEM. Les fabricants doivent respecter des normes mais, d’un autre côté, ils s’efforcent de veiller à ce que les solutions qu’ils utilisent pour respecter ces normes soient optimisées en termes de coûts. Le processus d’essai de compatibilité électromagnétique lui-même pour les véhicules électriques, hybrides ou à combustion est réalisé en examinant les interférences électromagnétiques des composants individuels. Mais il est également nécessaire d’obtenir des données en examinant l’ensemble du produit automobile. Si les produits qui sont des composants spécifiques sont plus faciles à tester, l’ensemble du véhicule nécessite des installations spéciales pour ces tests.

Essais en chambre sans réflexion

En règle générale, les essais de compatibilité électromagnétique doivent être effectués soi-disant chambre sans réflexion. Cette salle d’essai CEM a des murs, un plafond et un sol isolés des champs électromagnétiques externes. Les matériaux de finition absorbant les ondes électromagnétiques utilisés confèrent une immunité aux effets du monde extérieur sur les circuits testés. Il est coûteux de fabriquer une telle chambre pour un objet de grande taille tel qu’une voiture, qui nécessite en outre une alimentation en air et un système d’échappement. Sans oublier tous les appareils de contrôle et de mesure nécessaires à l’exécution de ces tests.

Les coûts de recherche sont importants, c’est pourquoi de nombreuses voies de conception sont soutenues par un logiciel spécial au stade de la conception. Ceci est d’autant plus important que l’électronique élaborée des voitures modernes rend plus difficile la compatibilité électromagnétique.

Les systèmes de conception basés sur la simulation présentent une autre caractéristique importante. Ils permettent de repérer les problèmes qui peuvent survenir lorsque tous les composants sont intégrés dans un système. Cela revêt une importance considérable en termes de coûts, car il est beaucoup moins coûteux de corriger les problèmes au stade du prototypage qu’au stade de la production.

Élimination des interférences

Les exemples de méthodes visant à éliminer les interférences sont nombreux. Selon le principe qu’il vaut mieux ne pas faire quelque chose que de s’en protéger plus tard, il faut commencer à la source. L’une des meilleures méthodes est le blindage. Il s’agit de séparer l’appareil du monde extérieur par une couche de métal – par exemple une feuille, un boîtier métallique, des raccords, etc. Malheureusement, elle présente plusieurs inconvénients. Il est coûteux en raison du coût du matériau utilisé et de l’augmentation de poids qu’il entraîne. En même temps, plus la fréquence que nous voulons éliminer est élevée, plus les matériaux utilisés peuvent être fins. C’est pourquoi des méthodes moins coûteuses sont utilisées. On peut citer, par exemple, l’utilisation de composants inductifs qui ont la capacité de « stopper » les interférences électromagnétiques à la source.

Suppression du solénoïde de « mode commun » dans le circuit du contrôleur/moteur de réglage :

Photo du moteur de réglage du turbocompresseur avec les bobines d'isolation des interférences marquées.
Photo du moteur de réglage du turbocompresseur avec les bobines d’isolation des interférences marquées.

C’est précisément pour des raisons d’immunité aux interférences électromagnétiques que des bus de données spéciaux sont conçus pour l’industrie automobile. Un bon exemple est le CAN qui fonctionne sur le principe d’un signal symétrique. Une perturbation qui pénètre dans le faisceau de signaux provoquera une perturbation de la tension qui sera la même dans chacun des fils. Mais leur différence restera à un niveau que le contrôleur de bus pourra interpréter correctement.

Carte électronique pour la commande de l'actionneur (6NW009420) avec élément filtrant d'entrée du bus CAN (marqué B82793C0104).
Carte électronique pour la commande de l’actionneur (6NW009420) avec élément filtrant d’entrée du bus CAN (marqué B82793C0104).

Sources d’interférences électromagnétiques dans l’industrie automobile

En généralisant sur le sujet de la génération de perturbations, on peut dire que un courant plus important et une variation plus rapide de son intensité provoquent des interférences électromagnétiques plus importantes. Tant en termes d’intensité que de gamme de fréquences. Dans le cas des véhicules électriques, pratiquement tous les composants sont alimentés en électricité. Les systèmes électriques sont particulièrement importants dans ce cas, car les fonctions qu’ils remplissent impliquent la fourniture de courants importants avec des variations rapides. C’est notamment le cas des circuits de puissance des moteurs et de la récupération de l’énergie de freinage.

La sécurité et les systèmes qui l’accompagnent rendent la compatibilité électromagnétique importante, car de nombreux capteurs deviennent des émetteurs de radiofréquences. Les radars et les micro-ondes qu’ils utilisent doivent fonctionner de manière à ne pas interférer avec les autres véhicules sur la route. On peut dire qu’à l’intérieur de la voiture, une personne est en quelque sorte séparée des champs électromagnétiques extérieurs. Toutefois, comme la carrosserie n’est pas uniforme et qu’elle comporte, par exemple, une forte proportion de verre, elle est dans une certaine mesure perméable aux vagues. Si ce n’était pas le cas, même les smartphones ne fonctionneraient pas à l’intérieur.

La fin de la radio AM ?

Récemment, de nombreux constructeurs automobiles ont décidé de retirer le récepteur AM des véhicules électriques. En Pologne, suite au démantèlement progressif des émetteurs à ondes moyennes et longues, l’absence d’un tel récepteur ne pose pas de problème. Cependant, il y a des endroits où la radio AM est importante en raison de sa portée. Les États-Unis comptent plus de 4 000 radiodiffuseurs et plus de 80 millions d’auditeurs mensuels. Il est important de se rappeler que l’internet sans fil n’est pas disponible partout et qu’il n’y a pas de substitut à la réception en continu et à l’utilisation de ce que l’on appelle le « streaming ». radio internet. Aux États-Unis, la station de radio joue également un rôle d’information important dans les grandes régions agricoles. C’est la National Association of Agricultural Broadcasters qui a vivement protesté contre le retrait des récepteurs AM des véhicules.

Même des équipements aussi évidents que les vitres ou les rétroviseurs électriques peuvent être une source d’interférence qui empêche l’utilisation de la radio AM analogique. Mais ils sont utilisés de manière occasionnelle et il est possible de les sécuriser. Malheureusement, le blindage du groupe motopropulseur d’une voiture électrique est beaucoup plus difficile et coûteux. Les fabricants affirment en outre que les moyens supplémentaires permettant d’activer la radio AM entraîneraient une augmentation du poids. Et la réduction conséquente de la couverture …

D’autres perturbations et leur impact sur la vie quotidienne et la conduite automobile seront abordés dans la deuxième partie de l’article.

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Multimètre ou oscilloscope… Que pensez-vous de la QST-5 ?
Multimètre ou oscilloscope… Que pensez-vous de la QST-5 ? De nos jours, pour les mécaniciens...

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Multimètre ou oscilloscope… Que pensez-vous de la QST-5 ?

De nos jours, pour les mécaniciens automobiles, il est essentiel de diagnostiquer avec précision les défauts des véhicules pour pouvoir les réparer avec succès. Il convient de réfléchir au choix d’un outil qui permettra un examen rapide et approfondi des systèmes électriques et électroniques des voitures.

Dans cet article, nous examinons les outils courants utilisés pour le diagnostic – le multimètre et l’oscilloscope – et nous montrons comment utiliser des équipements spécialisés pour tester les capteurs.

Un bon multimètre dans l’atelier

Lors du choix d’un équipement dédié à un atelier automobile, il est important de prêter attention à plusieurs caractéristiques et fonctions importantes qui peuvent faciliter considérablement le travail de diagnostic automobile :

  • Plages de mesure et précision. La majorité des multimètres disponibles ont des plages de tension et de courant suffisantes pour mesurer les systèmes électriques des véhicules. De même, les paramètres de précision de base ne doivent pas être exorbitants : 0,5 % est un niveau satisfaisant dans un atelier. Une résolution plus élevée peut être utile – les multimètres affichant des centièmes d’Ohm sur la plage de résistance s’avéreront particulièrement utiles. La résolution est généralement exprimée en nombre de chiffres du résultat ou en nombre maximal dans lequel les valeurs mesurées sont lues.
  • Fonctions spécialisées. Il est intéressant de rechercher un appareil de mesure doté de fonctions dédiées au diagnostic automobile, telles que la mesure de la fréquence ou le remplissage de signaux PWM. Cette fonction nous permettra de vérifier de manière significative le contrôle des actionneurs tels que les régleurs ou les vannes.
  • Résistance aux conditions de travail: Le multimètre doit être robuste et résister aux conditions de travail dans les ateliers automobiles, telles que les chocs, la poussière, la graisse ou l’humidité.
  • La sécurité. Il est conseillé de choisir un appareil de mesure provenant d’une entreprise réputée et offrant une protection adéquate pour toutes les gammes de courant. Les questions de sécurité deviennent particulièrement importantes lorsque l’on travaille avec des moteurs hybrides et électriques.

multimètre dans l'atelier

Les bons multimètres offrent la possibilité d’effectuer diverses mesures. Il est intéressant de profiter des fonctionnalités dédiées à l’automobile.

A quoi sert un oscilloscope numérique ?

Oscilloscope numérique, tel que oscilloscope DT Scope est un outil de diagnostic indispensable dans l’atelier automobile pour l’analyse précise des signaux électriques dans les véhicules. Lorsque vous choisissez un oscilloscope pour l’atelier, il est utile de vérifier la tension d’entrée qu’il accepte, ainsi que la présence de sondes adaptées et d’accessoires disponibles tels que des pinces ampèremétriques. Dans le cas d’un oscilloscope, la précision des mesures de tension n’est pas du tout le facteur principal caractérisant l’équipement.

Certains préfèrent les oscilloscopes reliés à un ordinateur par USB, tandis que d’autres optent pour des appareils autonomes qui affichent les formes d’onde sur leur propre écran. Il existe des oscilloscopes de table, qui nécessitent une alimentation secteur pour fonctionner, et des appareils portables, alimentés par une batterie intégrée. Deux canaux permettent d’effectuer des mesures typiques ainsi que des mesures plus avancées.

Découvrez la puissance des mesures précises avec un oscilloscope d'atelier moderne ! Cet équipement de mesure avancé offre des capacités inégalées d'analyse des signaux électroniques. Vous voyez ici un oscilloscope d'atelier innovant doté d'un écran haute résolution pour un diagnostic précis des formes d'onde et une analyse détaillée des paramètres électriques. Il est idéal pour les professionnels de l'industrie électronique. Découvrez dès maintenant toutes les caractéristiques de cet oscilloscope d'atelier !

Un oscilloscope est un instrument de mesure qui enregistre et présente un signal dans le temps. Son taux d’échantillonnage dépasse de loin les capacités des compteurs habituels.

Le taux d’échantillonnage pour l’automobile n’est pas la chose la plus importante (à moins que vous n’ayez l’intention de diagnostiquer des bus rapides comme FlexRay ou MOST). Certains oscilloscopes se distinguent par des voies isolées ou différentielles, qui offrent une sécurité de mesure maximale et minimisent le risque d’endommagement des composants.

D’autres fonctions spécialisées telles que l’analyse des protocoles de communication ne trouveront leur utilité que si l’utilisateur sait les utiliser. Les bons oscilloscopes sont ceux que nous utiliserons régulièrement. Plus que la mémoire ou le nombre de passages par seconde, ce sont les interfaces claires et les logiciels faciles à utiliser qui sont les plus importants.

Quels sont les avantages de l’utilisation d’un oscilloscope ?

  • Analyse du signal en temps réel: L’oscilloscope permet d’observer en temps réel les variations de tension, ce qui est indispensable pour diagnostiquer des problèmes électriques complexes.
  • Test des signaux numériques et analogiques: Grâce à sa capacité d’analyse des signaux numériques et analogiques, l’oscilloscope permet un diagnostic complet des véhicules modernes.
  • Détection des interférences et des phénomènes inhabituels: L’oscilloscope permet de détecter des phénomènes anormaux, tels que des impulsions de tension, des fluctuations ou des interférences, qui peuvent être difficiles à détecter avec un multimètre ordinaire.

Qu’est-ce que le QST-5 et à quoi sert-il ?

Le testeur de capteurs QST-5 est un outil de diagnostic permettant de tester différents types de capteurs utilisés dans les applications automobiles. Le testeur prend en charge de nombreux types de capteurs courants utilisés dans les véhicules.  QST-5  peut être utilisé aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur du véhicule, car il fournit sa propre alimentation aux capteurs testés. L’instrument est doté d’un câble qui se termine par trois fils avec des bornes qui permettent la connexion au capteur.

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Le QST-5 permet de tester de nombreux capteurs courants et offre des fonctions supplémentaires pour mesurer la résistance, la capacité ou l’inductance.

 

Exemples pratiques

Les véhicules modernes sont équipés de systèmes électriques et électroniques complexes qui sont responsables du contrôle de presque tous les aspects du fonctionnement de la voiture – de la gestion du moteur et de la sécurité au confort et à la performance.

Les capteurs jouent un rôle essentiel dans ces systèmes : ce sont les yeux et les oreilles des ordinateurs des véhicules, qui surveillent et fournissent en permanence des données sur l’état des différents composants et systèmes. Nous verrons quelles sont les capacités spécifiques des appareils considérés lors de l’examen d’éléments particuliers.

Capteur de température

  • Multimètre – mesurez la résistance du capteur et la tension de sortie pendant le fonctionnement.
  • Oscilloscope – nous obtiendrons la tension sur le capteur pendant le fonctionnement, tout comme un multimètre. Le graphique de tension est si lent que nous devons choisir une échelle de temps d’au moins 10 minutes par tracé pour voir la dynamique du changement.
  • QST-5 – vous obtiendrez la résistance du capteur (similaire à un multimètre) et, si vous sélectionnez une échelle (pour les capteurs typiques), également la valeur de la température du capteur.

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Nous vérifierons également le capteur de température à l’aide d’un multimètre ou d’un oscilloscope. L’écran du QST-5 lit la résistance ainsi que les températures mesurées.

 

Capteur ABS

  • Multimètre – il ne faut pas connecter un multimètre aux capteurs ABS actifs.
  • Oscilloscope – rend visible la forme d’onde du signal des impulsions du capteur – nous pouvons prêter attention à l’uniformité des impulsions générées. Une fois correctement configuré, nous pouvons lire des paramètres tels que la fréquence et d’autres paramètres du signal.
  • QST-5 – nous obtiendrons des informations sur les niveaux de courant qui traversent le capteur. Nous lirons également la valeur instantanée de la fréquence du signal et compterons facilement les impulsions lorsque la roue tourne. L’uniformité des impulsions générées peut être évaluée indirectement en observant le clignotement de la lumière LED

Capteur de vilebrequin (passif)

  • Multimètre – nous allons mesurer la résistance du capteur.
  • Oscilloscope – pour voir la forme d’onde de la tension de sortie pendant le fonctionnement. Nous mesurerons l’amplitude, la fréquence et évaluerons l’uniformité de la forme. Visuellement, nous détectons des problèmes tels que des dents endommagées sur la roue d’impulsion ou sa « sortie » par rapport au capteur.
  • QST-5 – nous allons mesurer la résistance et l’inductance du capteur. Pendant le fonctionnement (tourner le démarreur alors que le contrôleur est déconnecté), nous lirons l’amplitude et la fréquence du signal. Le testeur doit indiquer le nombre d’impulsions (dents) sur la roue de l’émetteur d’impulsions.

Capteur d’arbre à cames

  • Multimètre – il ne faut pas connecter un multimètre aux capteurs de position d’arbre à cames actifs.
  • Oscilloscope – pour voir la forme d’onde de la tension de sortie pendant le fonctionnement. À l’aide d’un oscilloscope, nous mesurerons l’amplitude, la fréquence et évaluerons l’uniformité de la forme.
  • QST-5 – nous déterminerons le brochage et le courant consommé par le capteur. Pendant le fonctionnement (tourner le démarreur alors que le contrôleur est déconnecté), nous mesurerons la fréquence du signal. Visuellement, une DEL évalue la présence et l’uniformité des impulsions.

Comparaison

À l’aide des exemples ci-dessous, nous allons montrer comment les différents dispositifs se comportent dans le cadre du diagnostic des capteurs. Bien qu’il ne s’agisse que d’un fragment des questions de l’atelier, il représente une partie importante des diagnostics et montre ce pour quoi nous utiliserons l’équipement dans la pratique.

Multimètre

+ Polyvalence : mesure de la tension, du courant et de la résistance.

+ Facilité d’utilisation et d’accès.

– Les multimètres sont moins efficaces pour analyser les signaux complexes que les capteurs des véhicules génèrent souvent.

Oscilloscope

+ Diagnostics avancés : permet d’observer les formes d’onde du signal dans le temps, ce qui est important pour diagnostiquer des problèmes électriques complexes.

– Nécessite plus de ressources (prix plus élevé) et l’engagement supplémentaire qu’implique l’acquisition de connaissances.

Testeur QST-5

+ Facilité d’utilisation : conçu pour l’atelier, il présente une interface utilisateur conviviale pour les mécaniciens.

+ Souvent, il n’est pas nécessaire de connaître le schéma de connexion des composants testés.

+ Fournit des informations détaillées sur les performances des capteurs typiques et permet leur évaluation même en dehors du véhicule.

Résumé

Pour un mécanicien automobile sans formation avancée en électricité et en électronique, le QST-5 peut être l’outil le plus facile à utiliser. Il est dédié à une application spécifique – le diagnostic des capteurs – et dispose de nombreux équipements à cet effet.

Le multimètre est plus polyvalent mais présente de nombreuses limites, tandis que l’oscilloscope d’atelier offre de loin les meilleures possibilités de diagnostic. Mais en même temps, c’est le plus difficile à gérer.

Les mécaniciens équipés des bons outils, tels que le testeur QST-5, sont en mesure de diagnostiquer et de réparer rapidement et efficacement les défauts liés aux capteurs, offrant ainsi un service complet et professionnel.

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