Montages électroniques simples pour le constructeur

Montages électroniques simples pour le
constructeur amateur
(3ème partie)
Par Raphaël TERRANA
Indicateur de richesse Lambda à Bargraph:
Ce montage permet de surveiller la richesse du mélange air-essence de nos avions
en vol. La finalité est d’optimiser le mélange soit pour une valeur moyenne si on ne
dispose que de la possibilité de régler le carbu au sol (avec une marge de sécurité pour ne
pas être trop pauvre ce qui nuirait à la longévité du moteur), soit de régler ce même
mélange en vol si on dispose d’un appauvrisseur en vol.
Je vous invite à jeter un coup d’œil à l’excellent article de JF Mussen paru dans
Expérimental (et présent dans les fichiers de FoxPapa) qui explique fort bien le principe
de fonctionnement des sondes Lambdas et son application à la construction amateur avec
la possibilité d’affichage par un simple galvanomètre.
Quelques rappels sur les sondes Lambdas :
Il s’agit de sondes que l’on trouve désormais systématiquement sur les lignes
d’échappement de toutes les voitures équipées d’un moteur à injection électronique.
Elles permettent de mesurer la richesse du mélange air/essence et d’adapter
automatiquement la quantité d’essence injectée en fonction des conditions de
« carburation ».
Les sondes ne fonctionnent qu’à une température mini de 600°C aussi l’emplacement
idéal sur l’échappement est à environ 30 cm des cylindres. Il existe des sondes à un fil ou
3 fils (réchauffées par une résistance électrique pour avoir des indications fiables plus
rapides sinon on doit attendre que le moteur soit monté en température. A mon avis,
préférer les sondes non réchauffées : pas de conso de courant, pas de circuit de protection
nécessaire et pas de source de panne).
En sortie de sonde est fournie une tension variable de 0 à 1volt en fonction de la richesse
du mélange (tension assez faible donc fil blindé de liaison sonde-circuit électronique
conseillé). Une tension de 0,5volt équivaut en gros à un mélange « idéal »
(stoechiométrique). Au dessus on est riche, en dessous, on est pauvre. La courbe de
réponse de la sonde n’est pas linéaire et varie rapidement autour du point idéal.
Le tableau ci-dessous donne les principales valeurs et les correspondances :
TENSION
1 Volt
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
LAMBDA
0.82
0.90
0.95
0.98
0.99
1
1.025
1.05
1.1
1.2
LED
rouge 10
jaune 9
jaune 8
vert 7
vert 6
vert 5
jaune 4
rouge 3
rouge 2
rouge 1
RICHESSE
Trop riche
Rendement et conso++
Compétition
Idéal
Economie
Trop pauvre attention
EGT CHT
Le Montage:
Il s’agit d’un montage très simple basé sur le très célèbre LM3914 qui, bien qu’un peu
cher (environ 6 Euros ), présente l’avantage de réduire les composants périphériques au
strict minimum. Un régulateur de tension 12 volts est intégré au montage pour
s’affranchir autant que possible des variations de tension batterie.
Les LED seront du type à haut rendement pour une luminosité suffisante dans
l’avion. Elles pourront avantageusement être remplacées par des bargraphs que l’on peut
trouver avec différentes couleurs de LEDs et même parfois plusieurs couleurs sur le
même bargraph (prix global identique). Sinon, on peut se fabriquer soi-même un
bargraph avec les couleurs désirées à partir de LED rectangulaires (cf réponse de Krotoff
a l’article « afficheur pour sonde lambda » paru sur le site Fox-papa) : perso, je les coule
dans de la résine époxy…
L’implantation des composants est facile. Il faut juste veiller à la bonne
orientation du LM3914 (préférer une implantation sur un support pour ne pas surchauffer
le CI lors de la soudure) et idem pour les LED ou le Bargraph.
A la fin, ne pas oublier de vernir à la bombe le circuit imprimé lorsque tout
marche bien pour éviter l’oxydation des pistes à la longue.
Vous trouverez ci-dessous le schéma de principe, le typon échelle 1 pour la
gravure du circuit imprimé (attention à l’orientation: les pistes sont vues par transparence
coté implantation des composants ) ainsi qu’une vue pour l’implantation sur la platine.
CI: LM3914
C1,C2,C3: 100 nF
S : sonde lambda
P1,P2 : 4,7K
Strap facultatif
Réglage final:
La résistance variable RV2 (P2) permet de régler le courant d’alimentation des
LEDs et donc leur luminosité. Il est déconseillé de descendre en dessous de 1KOhms car
cela risque de diminuer leur longévité et en mode bargraph, on risque d’augmenter
inconsidérément la température supportée par le LM3914.
Le Strap est facultatif: avec, on obtient un affichage bargraph (toutes les LEDs
s’allument en échelle); sans, affichage point par point soit une seule LED éclairée à la
fois).
Le réglage de l’allumage des LEDs est fait de façon à obtenir l’allumage successif
des 10 LEDs entre 0 et 1 volt :
-le zéro ne requiert pas de réglage puisque le point 4 du LM3914 est à la masse (donc 0
volt).
-mettre le montage sous tension (attention à la polarité) et brancher provisoirement
l’entrée signal Lambda sur une alimentation de laboratoire donnant une tension de 1 volt.
On règle RV1 (P1) de façon à obtenir l’allumage de la LED 10 précisément à 1 volt.
Et c’est tout!!
On pourra vérifier en faisant varier la tension de l’alimentation de labo entre 0 et
1 volt que les LEDs s’éclairent bien pas à pas.
Montage de la sonde Lambda :
Pour le modèle de sonde à utiliser et le montage sur l’échappement voir les indications de
Krotoff sur le site FoxPapa.
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