JCAP-RES Jauge Capacitive ou résistive


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Mars 2016 :

Cette version est OBSOLÈTE, tant pour l’électronique que la jauge elle même, remplacée par JCAPRES-duino sur ce site.


Les jauges à carburant de nos autos anciennes laissent souvent à désirer :indications peu précises, aiguille en mouvement fréquent et enfin la panne pure et simple avec le problème de retrouver une jauge plus ou moins compatible.

(Ce schéma provient d’un site intéressant sur les jauges http://www.comment-reparer.fr/comme...

Le tendon d’Achille de ces jauges est leur équipage mobile constitué du flotteur, son bras et la résistance variable ( rhéostat).

Voici deux exemple de capteurs résistifs pour Renault mais souvent utilisés sur d’autres autos.

On voit le détail d’un capteur d’A110 1600S, avec un fil résistif bobiné suivant un pas variable pour tenter de compenser les formes contorsionnées du réservoir et obtenir ainsi un affichage au cadran un peu plus précis du volume d’essence restant.

Ceci est un autre exemple de capteur résistif, avec son cadran pour un prix raisonnable de 28€, voir

http://www.accastiboat.com/jauge-ca...

Autre fournisseur possible

http://www.ruedelamer.com/flotteur-...

http://www.ruedelamer.com/jauge-a-c...

testé sur la berlinette de Gérard, l’auteur du kit (voir ci dessous).

Principes de fonctionnement des jauges résistives

Ceci montre qu’il existe deux familles de cadrans qui se distinguent en ouvrant la connexion au capteur : le type que nous nommerons 1600 garde son aiguille à 0, tandis que le type nommé 1300 affiche 4/4, l’aiguille à fond à droite. Assez logiquement à chaque type de cadran correspond un type de capteur résistif dont la résistance maximale est obtenue soit flotteur au plus bas (1600) soit flotteur au niveau maximum(1300)

Principe de fonctionnement d’une jauge capacitive

Ce capteur capacitif, purement statique consiste de 2 tubes en laiton concentriques et isolés, formant un condensateur. Sa capacité minimale est typiquement d’environ 150 pico Farad(pF) à vide et 300pF au maximum, car l’essence entre ses armatures double sa capacité.

On peut connecter au choix un capteur résistif classique ou un capteur capacitif, seule change le paramétrage du logiciel.

Les avantages du boitier sont

— précision de l’affichage car le microcontroleur Pic présent permet d’une part d’étalonner la jauge avec précision et aussi de stabiliser les mouvements d’aiguille indésirables (profil du terrain, freinage, accélération, virages...).
— Zoom en option logicielle sur le dernier quart du réservoir, que nous nommerons « réserve ». L’échelle totale du cadran est utilisée pour ces derniers litres. Par exemple on lira ½ quand il restera 6l. Pour rappeler que l’on est sur la réserve, l’aiguille tombe à 0 pendant 3s toutes les 12s.

— L’appariement cadran/capteur, indispensable sans boitier, n’est plus du tout indispensable : on paramètre le logiciel pour le type de cadran (1600 ou 1300) et l’option Zoom ou non. Le type de jauge résistive est détecté par le logiciel, on n’a plus à s’en préoccuper.

Le boitier JCAP-RES installé sur un réservoir d’Alpine A110 avec un capteur capacitif. On notera que la petite taille du boitier (55x55x30 mm) permet de l’installer très près du capteur ce qui évite de capter d’éventuels parasites entre capteur et boitier

Une réalisation plus soignée utilisant du fil blindé à deux conducteurs (+masse, blindage). Cela permet de diminuer le nombre de fils visibles

La connexion au faisceau d’origine allant au capteur et l’alimentation en +12V après contact.

Schéma de principe

Typon

REALISATION

Etant donné le faible nombre de composants, il est théoriquement possible, mais FORTEMENT DÉCONSEILLÉ, d’utiliser une plaque à trous au pas de 2.54mm et de câbler en point à point. Il est assurément bien préférable d’utiliser un circuit imprimé comme présenté ci-dessus.

Soit vous confiez le typon à un spécialiste qui réalisera ce circuit imprimé pour quelques euros, soit vous le réalisez vous même avec la méthode indiquée sur ce site.

Le typon est le fichier JCAPRESx.lay au format spécifique du programme SPRINT-LAYOUT de circuit imprimé (Pour lire ce typon et surtout l’imprimer exactement à l’échelle 1, utiliser le viewer freeware VIEWLAYOUT40.EXE à obtenir sur leur site ou me le demander). Au passage je recommande ce logiciel, simple et de coût raisonnable.

Programmer le PIC avec le fichier hexadécimal JCAPRESx.hex, x variant avec les versions (ou me contacter par e-mail)

Une troisième possibilité, que je recommande est d’utiliser plutôt ce typon

qui correspond à ce montage

Il est plus compact que le premier typon ci-dessus et supprime 4 fils de liaison vers les LED ! C’est l’oeuvre de Gérard A ( que je remercie au passage) qui de plus peut vous proposer un kit complet.

Vous pouvez le joindre par mail :

gerard.alquier@laposte.net

ou par téléphone 06 61 46 94 11.

Nota : le kit est composé du circuit imprimé (non percé), de l’ensemble des composants (avec le Pic programmé selon vos besoins) Prix du kit : 25 €.

PARAMETRAGE

Les paramètres définissant le type de capteur, de cadran et de zoom sont en tête du listing assembleur :

 ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;;PARAMETRES A REMPLIR OBLIGATOIREMENT ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;; ;

lCAPTEUR equ 1  ;1 pour capacitif, 0 pour résistif

lCADRAN equ 0  ;capteur non connecté, 0 si l’aiguille du cadran reste au zéro, 1 si elle vient sur 4/4

lZOOM equ 1  ;1 pour utiliser tout le cadran sur le dernier 1/4, 0 sinon  ;

ETALONNAGE

Afin de prendre en compte la forme irrégulière de pratiquement tout réservoir, ainsi que les caractéristiques électriques du cadran de votre auto il est indispensable de procéder à un étalonnage de la jauge.

Cette procédure n’est à effectuer qu’une seule fois, les valeurs obtenues sont stockées dans la mémoire permanente, EEPROM, du PIC (équivalente aux cartes mémoire des appareils photo numériques).

Le principe est d’enregistrer pour les 4 valeurs ¼,1/2,3/4,et 4/4 la capacité ( ou résistance) exacte et le courant de déviation de l’aiguille. Entre ces valeurs, par exemple 1/8, le PIC procède à une interpolation linéaire.

Ce réservoir présente un volume mort de 2l, c’est à dire que l’extrémité du tube plongeur (en général terminé par une crépine)ou le flotteur est à la limite de ces 2l.

Partant d’un réservoir vide on verse de l’essence jusqu’à ce niveau , ce dont on s’assure en soufflant à la bouche dans le tube : on verse l’essence jusqu’à entendre le bruit caractéristique. Voir aussi l’organigramme en annexe.

Etape 1 (Auto sur sol horizontal pendant toutes les étapes)

Pour lancer l’étalonnage, maintenir appuyé le bouton-poussoir PLUS (BPP) pendant que l’on met le contact. On le relâche et le pousse deux fois : les 4 LED s’allument. On pousse le bouton-poussoir ENTREE (BPE) pour valider , les 4 LED clignotent, et on pousse BPE une deuxième fois pour enregistrer la capacité (ou résistance)mesurée par le PIC pour ce volume mort. La LED rouge du repère ¼ s’allume, près pour l’étape 2

Etape 2

On pousse BPE pour faire clignoter la LED rouge soit 1/4. On ajoute 12 l d’essence dans le réservoir. En appuyant plusieurs secondes sur BPP on fait monter l’aiguille du cadran jusqu’au repère ¼ (si par hasard on dépasse le repère, continuer à appuyer BPP, l’aiguille une fois arrivée en haut redescendra à 0 et on recommence en visant ¼). Une fois l’aiguille au bon endroit on pousse BPE pour enregistrer dans le PIC. La LED verte ½ s’allume, près pour l’étape 3

Etape 3 On pousse BPE pour faire clignoter la LED 1/2. On ajoute 12l d’essence pour un total de 24l utiles, soit ½ reservoir. En appuyant plusieurs secondes sur BPP on fait monter l’aiguille du cadran jusqu’au repère 1/2 . Une fois l’aiguille au bon endroit on pousse BPE pour enregistrer dans le PIC. La LED verte 3/4 s’allume, près pour l’étape 4

Etape 4 On pousse BPE pour faire clignoter la LED 3/4. On ajoute 12l d’essence pour un total de 36l utiles, soit ¾ de réservoir. En appuyant plusieurs secondes sur BPP on fait monter l’aiguille du cadran jusqu’au repère 3/4 . Une fois l’aiguille au bon endroit on pousse BPE pour enregistrer dans le PIC. La LED verte 4/4 s’allume, près pour l’étape 5

Etape 5 On pousse BPE pour faire clignoter la LED 4/4. On ajoute 12l d’essence pour un total de 48l utiles, soit le plein. En appuyant plusieurs secondes sur BPP on fait monter l’aiguille du cadran jusqu’au repère 4/4 . Une fois l’aiguille au bon endroit on pousse BPE pour enregistrer dans le PIC. Les 4 LED s’allument, l’étalonnage est terminé, couper le contact.

En cas de fausse-manœuvre au cours d’une étape, si l’on coupe le contact avant d’appuyer pour la deuxième fois sur le BPE (enregistrement), aucune valeur n’est enregistrée pour cette étape.

Il est possible de revenir corriger une ou plusieurs valeurs sans recommencer toute la procédure(avec une exception pour le volume mort : si celui ci doit être modifié, il faut refaire TOUTE la procédure d’étalonnage). Par exemple si l’aiguille n’est pas parfaitement alignée sur le repère ½ alors que le réservoir contient bien 24l utiles, on procède comme suit :

Vérifier le niveau dans le réservoir.

Lancer l’étalonnage en maintenant BPP appuyé pendant que l’on met le contact, puis appuyer deux fois sur ce BPP : les 4 LED s’allument.

Pousser BPP une fois, la LED rouge ¼ s’allume

Pousser BPP une deuxième fois, la LED verte ½ s’allume.

Pousser BPE, la LED ½ clignote.

Avec BPP amener l’aiguille sur le repère ½.

Pousser BPE pour enregistrer. La LED ¾ s’allume Couper le contact.

Et pour finir un conseil pour le capteur capacitif : Se procurer une baguette en bois ou métal (ou autre supportant l’essence), de longueur suffisante pour jauger le réservoir. A chaque fois que l’on verse 12l d’essence dans le réservoir, plonger la baguette et repérer le niveau sur cette baguette, autrement dit créez une jauge type 2CV Citroën. Pour pratiquer l’étalonnage tranquillement, utiliser un récipient type magnum de vin (bouteille de 150cl), rempli d’essence et assez profond pour y plonger la baguette, et la jauge.

Et un autre conseil pour le capteur résistif : pour chacun des 5 niveaux du flotteur, c’est à dire pour la panne sèche, 1/4....4/4, mesurer le résistance du capteur à l’ohmmètre (en le débranchant du boitier). Ceci vous permettra de revenir éventuellement sur l’étalonnage simplement en déposant le capteur pour modifier la position du flotteur sans manipuler d’essence.

COMMENT CA MARCHE ?

De la même façon qu’il n’est, heureusement, pas nécessaire de comprendre le mécanisme de la marche pour marcher, la lecture de ce qui suit n’est pas du tout indispensable pour construire et utiliser cette jauge capacitive ou résistive.

Pour les curieux, vous disposez du listing complet en assembleur, très commenté, et modifiable à volonté, c’est le fichier JCAPRESx.txt (à renommer en .asm pour l’assembler).

Le PIC commence par charger en RAM les valeurs enregistrées en EEPROM lors de l’étalonnage. Ces valeurs correspondent à la durée en µs pour le volume mort, et 4 couples de valeurs : durée de l’impulsion en µs pour ¼,1/2,3/4,4/4, et donnée d’affichage pour l’aiguille.

Pour réaliser l’affichage, le fil Cadran est mis à la masse par le PIC pendant une durée variable de 1 à 200 unités de 10µs pour chaque période de 2ms. Le rapport cyclique varie donc de 1 à 100%. C’est de la PWM, modulation de largeur d’impulsion. Cette technique permet de simuler un courant de valeur moyenne variable dans le galvanomètre du tableau de bord. D’un point de vue anecdotique, cette période de 2ms peut sembler très courte étant donné l’inertie du galvanomètre. Or à ma grande surprise, j’ai constaté qu’une période de 10ms est trop longue car l’on observe des vibrations de l’aiguille.

Une fois ces valeurs en RAM, le PIC exécute une boucle sans fin :

Capteur capacitif Il déclenche le mono stable (555) qui génère alors une impulsion de durée Tin telle que Tµs = 1.1*CpF, car la résistance R1 est de 1 meghom. Avec 100pF de variation pour 50l, Tin varie de 110µs. Ceci fournit une résolution théorique de 0.5l

Capteur résistif Le capteur est connecté à une résistance de 100 ohms elle même connecté au +5V, en montage diviseur de tension donc. Le convertisseur analogique/numérique du Pic convertit cette tension d’entrée en une valeur comprise entre 0 (0 volt) et 255 (5 V). Cette valeur est ensuite traitée exactement comme la période Tin dans la cas du capteur capacitif.

LOGICIEL



 

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