Ultimate Tachymètre👽👽👽🤔

Conception d'un Ultimate Tachymètre (voir figure-1)

Figure-1

Dans un livre intitulé "Les Capteurs" de Pascal Dassonvalle , j'ai découvert un instrument de mesure , le tachymètre optique, c'est un appareil de mesure de la vitesse angulaire d'un disque solitaire à un arbre moteur qui utilise une diode électroluminescente infrarouge avec une photodiode de réception infrarouge et tout un circuit électronique en avale que je vais tenter (et y arriver) de réaliser en m'inspirant du schéma du circuit de conditionnement donnée dans le livre auquel je vais apporter plein de modifications, d'ajoue et d'amélioration afin que mon Tachymètre soit un Ultimate ( c'est-à-dire le meilleur ).🙂💫.

Voici le schéma du simple ("simple" car je vais en faire un circuit de compétition) circuit du Tachymètre optique que propose le livre :

Figure-2

Pour vous épargnez une torture mentale je vais vous expliquer le fonctionnement avec des mots :

1- Tout comment avec une LED infrarouge (IR) qui émet en permanence (dés lors que le circuit est alimentée) des rayon infrarouges invisibles à l'œil nue (petite astuce : la caméra des téléphonent peut voir ces rayon infrarouge);

2- Une photodiode IR est ensuite placer juste en face de le LED IR.

3- Lors du passage d'une ouverture du disque devant l'ensemble diode-photodiode (figure 1), la photodiode reçoit les rayons Infrarouges émis par la LED IR et alors la tension v1(voir le schéma de la figure 2) à ses bornes chute pendant ce brève instant.

4- Cette brève chute de tension est alors détecté sur la broche 2 du NE555 (n'hésutez pas à appuis sur la figure 2 pour mieux voir) qui va dès lors s'active. 

5- Lorsque le NE555 s'active, il émet un échelon de tension égale à E (la tension positive d'alimentation ) pendant une durée T = 1.1*R*C (R et C sont des composant du circuit relier au générateur d'impulsion NE555) avant de retomber à 0V.

6- Ce processuce décrit précédemment ce répète à chaque fois qu'une ouverture du disque (voir figure-1) passe devant l'ensemble diode-photodiode. On comprend alors que pour un disque qui tourne continuellement, la sortie du générateur d'impulsion NE555 sera un signal carré comme on peut le voir sur la figure-3 avec le signal bleue : 

À chaque fois, lorsque le signal d'entrée du NE555 (en jaune sur l'oscillascope) chute (passe à 0V) ---> le signal de sortie du NE555 (en bleue sur l'oscilloscope) passe à l'état haut pendant une durée T.

Figure-3

7- La deuxième et dernière partie du circuit avec le grand triangle (l'AOP pour les aguerris✌️) sur la figure-1 fait deux chose :

• Elle fait d'abord filtre passe-bas avec une fréquence de coupure exprémement basse (0.8 Hz pour ne pas dire) ce que permet de ne garder que la composant continu du signal carré ( c'est-à-dire sa valeur moyenne ).
• Ensuite elle faite amplificateur avec un gain = R4/R3 = 2 , "2" car la valeur moyenne maximale du signal carré que peut générer le NE555 ici est de E/2 (avec E la tension positive d'alimentation), donc pour pouvoir avoir une tension finale égale à la tension posirive d'alimentation E, on multiple E/2 par 2 (ps: on veut maximale la valeur de la tension de sortie finale car cela augmente la sensibilité du capteur)

Une fois arrivé à là dans le circuit on a une relation mathématique qui lie la vitesse de rotation qu'on cherche à mesurer à la tension de sortie du circuit.

Utilisation d'un Arduino pour afficher le nombre de RPM( rotation par minute) en fonction de la tension de sortie du circuit analogique :

Figure-4

Pour ce faire, la sortie de notre circuit analogique doit être branché à une des entrées analogique de la carte Arduino ( figure-4 ), pour rappel les entrées analogique des la carte arduino ne supporte pas plus de 5V.

Figure-5

Ensuite dans un code (figure-5) j'ai donné à arduino la formule nécessaire pour qu'il calcule et affiche en temps réel la vitesse de rotation (en RPM) mesurer. 

1er Essaie de conception :

D'abord, il est important de savoir qu'il existe un réel faussé entre la théorie et la pratique, et même si j'ai étudié la théorie du circuit et fait tout plein de calcule avant de me lancer à sa réalisation pratique, je n'y est pas échapper.

En effet, il y a en réalité de nombreux problème à relever ( spoulerspoiler alerte: je vais trouver une solution à chacun d'entre eux) pour faire fonctionner ce circuit :

1- Les plus aguerris auront remarqué qu'àque dans la circuit de base (figure-2) c'est un Amplificateur de type inverseur exactement qui est utilisé. Problème : à cause de l'inversioninversion, la tension de sortie sera négative alors que l'arduino qui dois la lire ne peut supporter que des tension entre 0V et 5V. Solution: rajouter un amplificateur inverseur avec un gain de 1 en cascade.