Brevet FR2394806A1 — publié le 19790112

a) Titre b) L'invention concerne les instruments de mesure de régime des moteurs à allumage électrique appelés tachymètres ou comptetours c) Actuellement , il n'existe pas de tachymètres digitaux desti- -nés aux applications "grand public" comme l'automobile, le bâteau ..etc.Les tachymètres utilisés sont du type à aiguille Ils sont constitués d'un circuit électronique qui traduit les allumages (des bougies) en tension variable et ceci de lanière proportionnelle .Le résultat est affiché sur le cadran d'un galvanomètre gradué en tours par minute d) Lt invention proposée permet - la lecture directe du régime d'un moteur par affichage de chiffres lumineux la traduction réelle du nombre de tours d'un moteur pen dant un court laps de temps alors qu'un tachymètre à aiguille donne une moyenne , les rebondissements de l'aiguille étant atténués à l'aide de charges capacitives - une précision supérieure à celle des tachymètres actuels e) Organisation : 1) Principe : Les moteurs les plus courants (à essence) ont quatre cylindres .Chaque cylindre est le siège d'une explosion une fois tous les deux tours (moteurs à 4 temps) : il y a donc un allumage par demi-tour aoit 2 allumages par tour de vilebre -quin . Nous allons donc compter ces allumages pendant un cer -tain temps puis convertir le comptage observé en tours/minute Cette opération est facilitée par l'observation suivante: - s'il y a n allumages pendant 3 secondes, le moteur aura parcouru n/2 tours ; or une minute = 3x 20 secondes , donc notre comptage correspond à : n/2 x 20 = 10 n tours/minute. - si donc, en comptant le nombre d'allumages en 3 secondes, nous écrivons un zéro à droite du nombre obtenu, noua aurona le régime du moteur en tours par minute à 10 tours près ce qui est très supérieur à ce qui existe actuellement Ce compte-tours comporte donc 5 sous-ensembles - une entrée de mise en forme - une horloge précise - une alimentation stabilisée - une unité de comptage , mémorisation , décodage - une unité d'affichage ( voir schéma général :PLANCHE I) 2) Entrée de sise en forme :Aux bornes du rupteur , comme pour tout interrupteur aécanique , se produisent des rebondisse -ments et des surtensions incompatibles avec le comptage logique Les impulsions issues du rupteur sont donc filtrées et écrêtées par la cellule formée des résistances R7, R8, R9 , des condensa -teurs C3,C4 et de la diode D3 puis transmises à travers R10 à la broche 5, entrée d'une porte de l'inverseur CI-2 .La sortie (broche 6) de l'inversear commande via Ril la base du transi- -stor T3 de type NPN dont la résistance de collecteur est R12 Enfin ces signaux logiques sont dirigés sur l'entrée li (bro -che no 14) du compteur binaire CI-3 à travers la résistance R13 3) Horloge :Elle est hâtie autour de CI-1 qui est un tiner de précision de type SN 72 555 P ou SN 52 555 P ou équivalent0 La constante de temps dépend de R5, R6 , P2 et C2 . La résis - tance R5 de faible valeur permet d'obtenir une impulsion positive très courte quelques microsecondes . Ce créneau posiez -tif sera utilisé pour la mise en mémoire et pour la remise à zéro (RAZ) des compteurs .La période de 3 secondes (voir plus haut) sera ajustée à l'aide de P2 c'est un potentiomètre de pré -cision 10 tours (type 19 T SFERNICE) Les diodes D1 et DE sont du type rapide et sont indispensables au bon fonctionnement du timer . La précision de l'horloge est surtout fonction du condensateur C2 et des résistances R6 et P2 Ces trois composants seront donc de bonne qualité avec une bonne tenue en température .La dérive du tirer, quant à elle , est garantie à 0,005% par le constructeur ,c'est à dire 5 me (millisecondes) en plus ou en moins par degré centigrade ,ce qui est insignifiant pour cette application .(v. PLANCHE 11). 4) Unité de comptage : Elle est très classique et utilise des circuits intégrés de la série TTL très courants et peu coûteux. L'entrée de comptage se fait sur la broche 14 de CIz es sor -ties A , B , Cet D du compteur donnent le chiffre codé en bi -naire des dizaines sur notre affichage , CI-4 donnera celui des centaine s , CI-5 celui des milliers . Toutes ces sorties sont connectées sur les entrées des mémoires ,respectivement CI-6, CI-7 et CI-8 .Les sorties des mémoires sont reliées aux en -trées A,B,C et D des circuits intégrés CI-9 , CI-10 e CI-11 des cirouits intégrés sont des décodeurs - drivers pour tout type d'afficheur à diodes électroluminescentes 7 segments Les sorties des décodeurs sont à collecteur ouvert ce qui permet d'alimenter les afficheurs avec des tensions supérieures à 5 volts .--Ces sorties (broches 9 à 15) référencées a,b,c,d, e,f et g sont connectées aux entrées correspondantes des afficheurs au travers de résistances limitant l'intensité à ll mk environ 5) Unité affichage s Elle est composée de quatre afficheurs 7 segments à diodes LED , Al , A2 , A3 , A4 . L'afficheur AI qui indique le chiffre des unités affichera O (zéro) en per manence .Pour cette raison les troches commandant les segments a, b , c , d-, e , f seront court-circuitées et reliées à la masse au-travers d'une résistance commune de 150 ohms , 1 Watt. Les afficheurs A2 , A3 , A4 sont câblés de manière identique Cette unité sera reliée la platine principale à l'aide de conducteurs en nappe , ce qui permet de disposer les afficheurs assez loin de la platine principale , sur un tableau de bord par exemple 6) Alimentation stabilisée 5 V A) Première version: Le 12 V batterie est filtré grâce au condessateur Cl . Le transistor comparateur 22 est un NPN à grand gain .La référence est assurée par une diode Zéner ayant une tension Zémer de 4,7 volts .L'ajustage à 5 V est réalisé avec l'ensemble R3 , ri et R4 . Le transistor ballast est un NPN de 25 Watts muni d'un radiateur B) Deuxième version : Elle utilise un régulateur intégré tripolaire en boîtier TO 3 muni-d'un radiateur . Elle ne conser -ve de la première version que le condensateur Cl . L'entrée est reliée au 12 V , la masse au boitier .A la sortie on dispose DE 5volts , 1 ampère . Cette sortie est protégée 7) Réalisation : ha platine principale a été gravée sur une plaque de verre époxy une face . Dimensions : 140 x 77 mm Le module à l'essai de fiabilité depuis 3 mois a des dimensions plus réduites : 110 x 75 mm . On peut réduire encore la lon -gueur en implantant certains composants (résistances ) debout. La platine d'affichage est également en verre époxy . Sa forme et ses dimensions ont été déterminées par les possibilités d'emplacement sur le tableau de bord du véhicule d'essai La planche III montre ces deux circuits vus c8té cuivre et en grandeur réelle .La platine principale est gravée en utili -sant la premiére version d'alimentation stabilisée La planche IV montre cette platine vue c8té composants .Seul le transistor T1 est situé hors de l'ensemble ; il sera vissé sur une partie métallique (partie de la carosserie supportant le tableau de bord) sans oublier de l'isoler de cette masse tout en facilitant la conductibilité thermique Ces planches ne constituent qu'une indication .Les circuits peuvent être réalisés de manière différent selon la nature et la forme des composants qui varient avec les fabricants Remerque : Pour éviter le circuit double face , il est nécessai- -re d'utiliser 20 strappes notés SI à S20 (V. pl. IV). Les résistances R2 , R3 R4 , . et le condensateur Cl sont soudés debout . Le strapp S20 sera soudé en dernier lieu (voir ≈8). 8) Etalonnage s a) Alimentation : Le strapp 520 n'est pas mis en place mA Relier la sortie de l'émetteur de Tl à une résistance de 15 ohms ,5 watts ou à une lampe 6 V, 300 ,l'autre étalonnage borne du récepteur étant connectée à la masse du véhicule . ajuster 5 V à l'aide de Fl . Avec l'alimentation de la deuxième version , il n'y a aucun étalonnage à réaliser b) Horloge : Avant raccordement de l'entrée du montage au rupteur , brancher cette entré+ sur l'une des bornes du secon --daire d'un transformateur abaisseur de tension ;l'autre borme du secondaire sera connectée à la sasse du véhicule Caractéristiques du transformateur :Rimaire 110/220 V, 50 Hertz secondaire t 3, 6 , 10 V (12 V-maxieum) .Un transformateur pour sonnette suffit . Ajuster à l'aide du potentiomètre P2 pour obtenir le nombre 1 500 sur l'affichage .Cet ajustage est précis et stable avec un potentiomètre multitours . 9) Additifs : Note 1: La remise à zéro des compteurs doit être effectuée aussi -tôt après la mise en mémoire .I1 importe donc de retarder l'impulsion positive de RAZ par rapport à celle de l'horloge des mémoires .Ceci est réalisé à laide de trois inverseurs de CI-2: la sortie du 2ème inverseureet reliée à l'entrée du 3ème à travers le condensateur C5 .(cf. planche I). Note 2: Si des surtensions peuvent se produire: dans l'aimen- -tation 12 v, on peut , pour protéger les afficheurs , insérer dans leur alimentation une résistance chutrice en série (R36) suivie dùne diode Zéner DZ2 (tension de zéner 13 V (V. P1. I . Note 3t L' extension de ce compte-tour à des moteurs autres que 4 cylindres , 4 temps est facilement réalisable .Par exem -ple pour un moteur ayant 6 cylindres et un seul rupteur on a la relation : 1 tour complet de l'allumeur = 2 tours moteur. Donc il suffira de changer la constante de temps de l'horloge: la période sera de 2 secondes et , à l'étalonnage, on devra obtenir sur l'affichage le nombre 1 000 en utilisant toujours comme référence le courant secteur à 50 Hertz . S'il y a deux rupteurs , l'entrée du montage sera précédée d'une logique à diodes . En conclusion , l'extension de ce compte-tours est possible dans tous les cas où il y a allumage électrique Note 4: Une information importante concerne le coat de cet instrument .A la date du 10 février 1977 avec des composants achetés au détail : prix total y compris le circuit imprimé et les cibles de liaison t 153,10 F .A partir de 1000 pièces, le fournisseur diminue ses prix de 23 % .On peut donc estimé que le montant des fournitures EST voisin de 100 F T.T.C. lorsque l'instrument est fabriqué en série 10) Liste des composants et caractéristiques : Alimentation: Horloge : R1 : 2,2 k#, 1/4 W. C2 : 4,7 pF ; T.S. : 25 V R2 : 1,8 k#, 1/4 W. à faiblecoeff. de temp. R3 : 1,2 k#, 1/4 W. P1 : 10 k# miniature, R5 : 1 k #, 1/4 W. R4 : 10 k#, 1/4 W. R6 : 680 k#, 1/4 W. Cl : électrochimique P2 : potentiomètre multitours 4,7 F, 63 V. 470 k# SFERNICE 19 T. DZ1 ; diode zéner ,47 v. %W D1=D2 : 1 N 914. T1 : 2N 2222, BC 108. CI-1 : timer 8N 52 555 P ou T2 : BD 233, TIP 29 A. SN 72 555 P TEXAS ou équiv. Mise en forme : Comptage .affichage a R7 : 220#, 1/2 W. CI-3, CI-4, CI-5 : SN 7 490 N R8=R9 : 47#,1/2 W. CI-6, CI-7, CI-8, SN 7 475 N. R10 : 1 K#, 1/4 W . CI-9 , CI-10 :SN 74 247 N. Ril : 10 k#,1/4 W. CI-11 : SN 7447 N R12 : 4,7 k#, 1/4 W. R14 : 150# 1 Watt ou 2 W. R13 : 470#, 1/4 W. R15 à R35 : 1 k#, 1/4 W. C3=C4 : 1 e 250 V mylar Al-A2-A3-A4 : TIL 3L2 TEXAS C5 : 4,7 nf céramique. ou SR 7C ou MAN 7 ou HP 5082... 1)3 t IN 914 . Facultatif (voir texte): CI-2 : SN 7404 N . R36 : 10#, 3w. T3 : 2N 2222 , 2N 1711, DZ 2 : Biner 13 V,2 W. BC 108 , TIS 111 Verre époxy, conducteur en nappe, fil de liaison, câble blin -dé pour jonction au rupteur , visserie , rondelles isolantes. Pour l'alimentation 2ème version : régulateur SFC 2 309R f) Ce compte-tours à surtout, comme domaine d'application, l'automobile, le bâtmeu,.. Il peut être fixé zur un tableau de bord ou bien avec une alimentation secteur faire partie d'un banc de mesure dans un garage ..etc .I1 peut également compter pendant un intervalle de temps donné des impulsions électriques provenant de capteurs de toute sorte s piézo-électriques sonores , opto-électroniques ...etc REVENDICATIONS 1) Compteetours électronique digital pour moteurs à explosion caractérisé par le fait que le comptage des impulsions est effectué pendant une période de trois secondes ,ce qui permet d'afficher directement le résultat en tours / mn. 2) Compte-tours électronique digital pour moteurs à explosion, caractérisé par sa base de temps délivrant les signaux d'horloge . Cette base de temps est construite autour du circuit intégré 555 ET UTILISE en tout sept composants ,ce qui permet de la rendre compacte pour l'utilisation envisa -gée et la précision requise 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par l'utilisation d'un potentiomètre multitours permettent à tout moment d'ajuster la précision et la période des signaux d'horloge La source des signaux d'éta -lonnage étant alors le courant du secteur dont la tension est convenablement abaissée 4) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par les possibilités d'adaptation de la base detemps en modifiant la valeur du potentiomètre , de la résistance et du condensateur de temporisation