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Electronique : Dépressiomètre électronique

 

 

Le réglage de la synchronisation des carburateurs a toujours été délicat sur les motos. Il est quasimment impossible de réaliser un réglage correct sans outillage spécifique.

Des outils existent pour aider à réaliser ce réglage, mais ils sont relativement chers pas toujours très efficaces. Cela va des dépressiomètres à cadran au célèbre Twinmax. Les dépressiomètres à cadran sont relativement peu précis, et la mesure manque souvent de stabilité. On peut aussi citer la mesure avec un tube en U rempli de mercure, mais le mercure est désormais à éviter pour sa toxicité, et il faut garder en mémoire qu'un millibar de pression vaut environ 0.7mm de colonne de mercure, donc ce n'est pas très précis non plus. Enfin, le fameux Twinmax est nettement plus performant et simple d'utilisation, mais son prix est quand même prohibitif (plus de 100 Euros à ce jour, sans compter les frais de port) et le cadran à aiguille de 2 à 3 cm de large n'est pas vraiment digne d'un appareil moderne. Par ailleurs, le Twinmax ne sait faire que la synchronisation, il ne donne pas la valeur de la dépression ni de la pression absolue, valeurs indispensables pour contrôler l'avance à dépression sur les allumeurs de voiture, ou tout simplement pour régler votre baromètre à la maison.

La solution est de se fabriquer son propre appareil, avec plus de performance et surtout à un prix raisonnable.

J'ai décidé de m'atteler à ce projet et de permettre à tous de fabriquer leur propre appareil en donnant toutes les informations nécessaires ici.

Le concept :

Pour fabriquer cet appareil, il faudra trouver des capteurs de pression absolue aux caractéristiques les plus adaptées possible, un traitement électronique des mesures réalisées, et un affichage simple et clair.

Pour les capteurs, j'ai trouvé deux modèles qui me semblent tout à fait adaptés :

 

          

Ils ont exactement les mêmes caractéristiques. Il semble que le second soit en réalité le premier, monté dans petit boitier permettant de brancher un tuyau dessus directement. Si on veut utiliser le premier, il faudra l'enfermer dans une chambre de mesure étanche et résistante à la dépression. Vous l'avez déjà compris, la réalisation sera beaucoup plus simple avec le deuxième capteur qu'avec le premier. Il est surement possible de trouver le deuxième capteur à prix plus raisonnable, j'avais acheté les miens chez Farnell il y a quelques mois dans les 6 Euros pièce, et je ne comprends pas pourquoi ils sont si chers aujourd'hui. J'avais envisagé dans un premier temps d'acheter des capteurs du premier type, et de les enfermer dans le corps d'une seringue médicale, en passant les fils par le trou de la seringue, en collant la base de la seringue au boitier de l'appareil et en faisant l'étanchéité autour de fils avec de la colle genre "Araldite". Vous aurez donc le choix entre les deux solutions, et peut-être quelqu'un aura-t'il une autre idée à me proposer que je pourrai ajouter ici.

Ces petites bêtes mesurent 7 mm de côté et sont capable de mesurer entre 150 et 1150 mbars absolus, et restituent la valeur entre 0.4 et 4.65 Volts.

Ces capteurs seront les pièces les plus chères de cet outil. Il en faudra 2 pour faire un outil de type twinmax qui mesure directement la différence de dépression entre deux cylindres (celui que nous ferons mesure aussi la dépression et le pression absolue).

Sur une rampe de carburateurs, il y a toujours (à ma connaissance) un des carburateurs qui sert de référence. Il est généralement situé au milieu de la rampe, près du câble, et n'a pas de réglage de synchronisation. Le réglage de la rampe se fait en réglant la synchro de chacun des autres capteurs  par rapport à ce carburateur de référence, en allant de ce carbu de référence vers chaque extrémité de la rampe. Quand on a compris cela, on est capable de faire des réglages de synchro, et nombre de professionnels ne font pas ces réglages correctement parce qu'ils ne suivent pas ce mode opératoire. Je ne sais pas combien j'ai pu voir de motos qui ratatouillaient den sortant de chez un concessionnaire, et qui se mettaient à ronronner parfaitement une fois correctement réglées. Je rappelle aussi que pour faire un bon réglage de carburation, il faut d'abord que le moteur soit bien réglé au niveau des soupapes et de l'allumage. Je détaillerai à la fin de cette page la méthode de réglage des carburateurs.

Je vais donc développer ici la réalisation d'un appareil à 2 capteurs qui est le plus performant et le plus universel.

Pour l'affichage, un écran LCD à 2 lignes de 16 caractères me paraît tout à fait adapté. Ce genre d'écran se trouve pour moins de 2.50 Euros actuellement. Choisir de préférence un modèle rétroéclairé et ne surtout pas prendre de modèle à interface I2C (facilement reconnaissables car ils ont un deuxième petit circuit électronique derrière).

 

On pourra choisir entre 3 modes de fonctionnement :

                   

On ajoutera un bouton poussoir et un potentiomètre pour permettre la navigation et la validation entre les différentes options (environ 50 centimes chaque).

Pour l'électronique, cela sera très simple avec une carte Arduino. Je choisis l'Arduino Nano qui a le gros avantage de pouvoir être connecté directement à l'afficheur à l'aide d'un des connecteurs qui sont fournis avec cette carte. Ce genre de carte, du moins les clones chinois (tout à fait légaux, les concepteurs d'Arduino ont choisi de laisser les copies libres de droits) est vendue environ 2.50 Euros actuellement. On choisira un modèle vendu avec les connecteurs non câblés, qui sera beaucoup mieux adapté pour cette application.

Il ne faudra compléter qu'avec une résistance, un interrupteur marche-arrêt et un coupleur de pile 9V.

Les dernières pièces qu'il nous faudra sont des durites résistant à la dépression et des raccords. J'achète de la durite diamètre 4-7mm et je ferait les adaptateur moi-même à partir de vis de 6 mm. Pour les raccords, il existe des raccords spéciaux qu'on peut trouver sur internet. Ca coute dans les 2 Euros pièce, plus les frais de port. J'ai trouvé une autre solution : des vis pour le réglage des freins de vélo. On trouve ça dans tous les supermarchés, le filetage est de 6 au pas de 1 mm (comme les prise de dépression sur la plupart des motos), c'est percé à 2.5 mm, et la durite de 4-7 mm rentre dedans juste légèrement en force. Il suffira de percer à 3 mm sur une profondeur de 5 mm environ pour y adapter le capteur MPX6115AC6U. Il faudra donc 4 vis de ce type pour notre appareil : 2 côté boîtier qui feront office à la fois de raccords et de support de capteur, et 2 autres pour le raccordement sur les pipes d'admission de la moto.

Le schéma :

Etant donné l'extrême simplicité de ce montage, le schéma ci-dessous fait à la fois office de schéma de principe et de schéma de câblage.

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L'alimentation électrique est assurée par une simple pile 9V. Un interrupteur Marche-Arrêt est intercalé entre le + de la pile et Le Vin de l'Arduino. Le - de la pile est raccordé à une borne GND de l'Arduino.

L'Arduino se charge de générer le 5V régulé dont ont besoin les autres éléments du montage. Seront donc raccordés à une borne 5V de l'Arduino la borne VDD de l'afficheur, l'extrémité du potentiomètre, et les deux capteurs. Pour le raccordement du 0V, tous les éléments sont reliés à une borne GND de l'Arduino. A noter qu'il y a 2 bornes à relier au 0V sur l'afficheur : la borne VSS pour l'afficheur lui-même et la borne K pour le rétroéclairage.

Le fil Signal des capteurs sera relié respectivement au bornes A3 et A4 de l'Arduino. Concernant les capteurs, leur branchement est différent en fonction du modèle utilisé. Pour les capteurs KP215F1701, le 5V est relié à la borne 5 du capteur, le 0V est relié à la borne 8, et le Signal à la borne 7. Pour les capteurs MPXH6115AC6U, le 5V est relié à la borne 2 du capteur, le 0V à la borne 3 et le Signal à la borne 4. Voir le datasheet du capteur utilisé pour le détail.

Datasheet KP215F1701

Datasheet MPXH6115AC6U

L'afficheur est relié classiquement aux bornes D2, D3, D4, D9, D10, D11 et D12 de l'arduino en mode de communication 4 bits. la borne A de l'afficheur est reliée au D6 de l'ARDUINO qui sera forcé à 5V par programme à travers une résistance de 220 ohms (rétoéclairage).La borne K est reliée au GND. Seule particularité, la borne V0 de l'afficheur est reliée à la borne D5 de l'Arduino au lieu d'être reliée classiquement à un potentiomètre. Cela permet à la fois d'économiser un potentiomètre, et de permettre le réglage du contraste à chaque utilisation pour cet outils qui pourra être utilisé dans des conditions de luminosité très variable.

Enfin, le curseur du potentiomètre est relié à la borne A0 de l'Arduino, et le bouton-poussoir est relié à la borne A1.

La réalisation :

On commence par raccorder l'afficheur au module Arduino à l'aide des connecteurs rigides donnés avec l'Arduino. les bornes RS, RW et E de l'afficheur avec les D2, D3 et D4 de l'Arduino (bornes de commande de l'afficheur), les D4 à D7 de l'afficheur avec D8 à D12 de l'Arduino (bornes de données de l'afficheur).

         

L'alimentation 5V de tous les éléments de notre montage sera assurée par le module Arduino. Pour faciliter le câblage, j'utilise 2 bandes d'une bonne dizaine de trous, une bande pour le +5V, l'autre pour le 0V. On pourra utiliser n'importe quel autre moyen pour réaliser ces "bus" (plaque d'époxy cuivré, fils épissurés ensembles, ...). L'alimentation de ce "bus" sera récupérée sur l'une des bornes 5V et l'une des bornes GND de l'Arduino . Un fil rouge et un noir partent de ce bus pour alimenter l'afficheur (fils les plus à gauche de l'afficheur). Un fil noir part du bus pour le - du rétroéclairage le plus à droite de l'afficheur).

Il ne reste plus qu'à raccorder le coupleur de pile, le potentiomètre, le bouton poussoir et les capteurs.

 

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La programmation :

Pour programmer l'Arduino, il faut d'abord télécharger et installer le logiciel Arduino IDE par exemple ici.

Je ne vais pas faire un cours d'initiation à l'Arduino, il y en a des tas disponibles sur internet. Pour ceux qui ne connaissent pas du tout le système Arduino, je vous conseille deux tutos trouvés par hasard sur YouTube, qui vous permettront de prendre en main le logiciel et de valider le fonctionnement en chargeant le programme de test qui fait clignoter une Led de l'Arduino. N'oubliez pas que dans notre cas, il faut choisir la carte Arduino Nano. Pour trouver quel port Com il faut sélectionner, il suffit de regarder quels ports sont proposés avec l'Arduino branché et non branché.

Tuto 1

Tuto 2

Ensuite, vous quittez le logiciel et vous chargez le programme de notre montage ici. Vous double-cliquez dessus, et votre logiciel Arduino va s'ouvrir avec le programme qui nous intéresse. Il suffira de le téléverser dans l'Arduino, et le tour est joué.

 

Le fonctionnement :

A ce stade, moyennant un petit programme d'une dizaine d'instructions, mon afficheur donne un message d'accueil "Bonjour" pendant 1 seconde, puis un message "Réglage du contraste"

         

On tournera alors le potentiomètre jusqu'à ce la message "réglage du contraste" apparaisse nettement sans qu'on voie les pixels vides. Vous pouvez remarquer les flèches à gauche et à droite de la deuxième ligne qui indiquent qu'il faut utiliser le potentiomètre pour ce réglage.

A noter, ça sera un principe général, la présence des flèches à droite et à gauche des fonctions, qui indiquent qu'on peut changer avec le potentiomètre.

Il suffira alors d'appuyer sur le bouton poussoir pour accéder au choix de la fonction.

Sur le même principe, choisir la fonction voulue avec le potentiomètre et valider avec le bouton poussoir.

 

              

    

La fonction Synchonisation :

Cette fonction sera l'équivalent du "Twinmax". Pour obtenir des valeurs stables, on fera l'acquisition puis la moyenne de 5000 valeurs, ce qui correspond à un filtrage des valeurs sur une seconde environ. Cette valeur pourra être modifiée par la suite si cela s'avère nécessaire, ou même rendue réglable avec le potentiomètre.

L'affichage sera le suivant :

En haut à gauche la valeur de la pression absolue mesurée par le capteur gauche, et à droite la valeur de la pression absolue mesurée par le capteur droit, ceci en mbar abs. Ceci permettra d'approcher le réglage de la synchronisation.

Lorsque la différence de pression entre les deux cylindres est inférieure à 70 mbars, le bargraph permettra de visualiser le réglage de façon plus pratique.

Pour sortir de la fonction et revenir au menu, il suffira d'appuyer sur le bouton poussoir.

La fonction Dépression :

Cette fonction utilise le capteur gauche. La valeur de la pression atmosphérique est mesurée lors de la mise en service de l'appareil. On fait l'acquisition puis la moyenne de 5000 valeurs, ce qui correspond à un filtrage des valeurs sur une seconde environ, puis on fait la différence entre cette valeur et celle de la pression atmosphérique mesurée précédemment.

L'affichage sera le suivant :

En haut la valeur de la pression relative mesurée par le capteur de gauche.

En bas le bargraph permet de visualiser de façon graphique l'évolution de cette pression entre 0 et -850 mbar.

Pour sortir de la fonction et revenir au menu, il suffira d'appuyer sur le bouton poussoir.

 

La fonction Pression absolue :

Cette fonction utilise le capteur gauche. On fait l'acquisition puis la moyenne de 5000 valeurs, ce qui correspond à un filtrage des valeurs sur une seconde environ.

L'affichage sera le suivant :

En haut la valeur de la pression absolue mesurée par le capteur gauche en mbar, et en bas cette même valeur en mm de mercure

Pour sortir de la fonction et revenir au menu, il suffira d'appuyer sur le bouton poussoir.

 

La liste des composants :

1 module clone d'Arduino Nano -------------------------------- environ 2.50 Euros

Un afficheur LCD 2 x 16 caractères rétroéclairé ----------- environ 2.50 Euros

2 capteurs MPX6115AC6U -----------------------------------  environ 24 Euros

1 résistance 220 ohms ----------------------------------------- environ 0.10 Euro

1 potentiomètre 10 kohms linéaire -------------------------  environ 1.50 Euro

1 bouton poussoir ----------- ------------------------------------ environ 0.50 Euro

Un bouton pour le potentiomètre ---------------------------- environ 1 Euro

1 coupleur de pile 9V ------------------------------------------- environ 0.50 Euro

1 Boîtier ------------------------------------------------------------- récupération

4 vis de réglage de frein de vélo ---------------------------- environ 2 Euros

2 mètres de durite diamètre 4-7 mm ---------------------- environ 5 Euros

 

Au total, il y en a pour une quarantaine d'Euros, auxquels il faudra ajouter des frais de port si vous achetez sur internet. C'est à peu près le tiers du prix d'un Twinmax, pour un appareil qui pourra évoluer par la suite et que vous aurez eu la satisfaction de fabriquer vous même. A noter que ce prix de revient peut être réduit de 14 Euros en remplaçant les capteurs MPX6115AC6U par des KP215F1701XTMA1, mais dans ce cas il faudra enfermer ces capteurs dans une chambre de mesure étanche qui pourra facilement être réalisé avec des corps de seringue médicale et de la colle bi-composants genre Araldite.

Réalisation

Pour la réalisation de cet outil, il faut d'abord un boîtier. Je choisis un boîtier de récupération qui était un emballage de kit Velleman. Bien sur, n'importe quelle boite en plastique de dimensions équivalentes (16 cm x 12 cm, épaisseur 4 cm) fera l'affaire.

Dans le couvercle de ce boîtier, il faudra faire un trou rectangulaire de 6.5 cm x 1.8 cm pour l'écran LCD (attention à ne pas le faire trop près du bord pour que cela passe avec l'Arduino soudé au dessus), Un trou de diamètre 10 mm pour le potentiomètre, un  de 7 mm pour le bouton poussoir et un de 6 mm pour l'interrupteur Marche-Arrêt.

Ensuite, il suffira de coller ce morceau de papier avec du scotch, et de faire les trous en question. Pour le rectangle, je perce d'abord les coins avec une mèche de 4 mm, puis je coupe les lignes droites avec un disque à tronçonner sur ma mini-perceuse.

J'ai fait ça en vitesse, ce n'était pas terrible, donc je me suis dépêché de cacher la misère en collant un papier bleu sur le couvercle.

L'écran préalablement équipé de son Arduino et raccordé aux autres éléments est simplement collé derrière le couvercle à la colle bi-composant genre Araldite. Les autres éléments sont fixés avec leurs écrous d'origine.

 

Je choisis de mettre les raccords pour les durites en haut de chaque côté de cette façade. Je fais donc 2 trous pour adapter mes raccords aux endroits voulus.

Comme expliqué plus haut, j'utilise des vis de réglage de frein de vélo comme raccords. Ils sont percés d'un trou d'environ 2.8 mm de diamètre. Il faut d'abord percer ces raccord à 3 mm de façon à ce qu'ils puissent accueillir les capteurs. Ces raccords devront être montés solidement dans la boîte, avec des rondelles pour ne pas risquer de casser le plastique de la boîte, et je décide de coller ces raccords et leurs écrous pour éviter qu'ils ne se desserrent.

         

Pour le collage des capteurs sur les raccords, il faut faire très attention à ce que la colle ne coule pas à l'intérieur du capteur. La mise en place et la soudure des fils sur les capteurs seront les opérations les plus délicates de cette réalisation.

         

Il ne reste plus ensuite qu'à coller quelques étiquettes, et voilà le résultat.

 

 

Réglage des carburateurs

Cet appareil permet de régler précisément la synchronisation des carburateurs. Il est une version améliorée (et moins chère) du Twinmax. Ce dépressiomètre permet de régler la synchro sur toutes les motos multicylindres. Il existe dans le commerce des rampes de dépressiomètres à aiguilles comprenant 4 dépressiomètres. Ces modèles sont parfaitement superflus. on arrive très bien à régler les synchros sur des rampes de 4 ou même 6 carburateurs avec un appareil différentiel. C'est même beaucoup plus précis que les rampes de dépressiomètres.

Cet appareil ne permet pas de régler la richesse au ralenti. Pour cela, il faut utiliser un compte-tour de précision (à 1t r/mn près si possible). Le plus simple si on veut mesurer avec précision ce régime de ralenti est d'utiliser un compte-tours à visée laser, on en trouve maintenant très facilement pour une dizaine d'Euros sur les sites marchands chinois.

A ce stade, il est indispensable aussi de rappeler qu'un réglage de carburation ne peut être effectué que sur un moteur en parfait état et correctement réglé (jeu aux soupapes et allumage). Il convient aussi de faire chauffer le moteur avant de faire le réglage. Enfin, sur une machine de série, on commencera par effectuer un préréglage aux valeurs données par le constructeur (notamment les vis de richesse et les hauteurs des flotteurs). Il convient aussi de s'assurer que les starters fonctionnent correctement.

Sur un moteur modifié, il faudra souvent aller plus loin que les seules vis de richesse et synchro pour arriver à un réglage correct. Dans ce dernier cas, il faudra utiliser sa matière grise pour déterminer par approches successives quels gicleurs et quelles aiguilles sont les plus adaptés.

Sur beaucoup de bicylindres, comme les Guzzi ou BMW, il y a un câble et un réglage de ralenti sur chaque carburateur. Dans ce cas, il faudra régler la synchronisation au ralenti à l'aide des vis de réglage de ralenti (en agissant sur l'un ou sur l'autre pour équilibrer les dépressions), puis la synchronisation en début d'accélération en maintenant la poignée de gaz légèrement tournée (2 à 3000 tr/mn) à l'aide des tendeurs de câbles de gaz (en agissant sur l'un ou sur l'autre pour équilibrer les dépressions). après ce réglage, on revient au ralenti et on contrôle que les câbles de gaz on 1 à 2 mm de jeu par rapport à leur butée, puis on ramène le ralenti à la valeur voulue en retouchant très lentement les vis de ralenti des 2 carbus de la même valeur. Sur ces bicylindres, on arrive à régler la richesse "à l'oreille", en faisant le réglage sur un carburateur puis ensuite sur l'autre. Pour cela, on vissera la vis de richesse d'un quart de tour à la fois jusqu'à ce que le régime de ralenti diminue, en prenant soin d'attendre au moins 15 secondes entre 2 retouches. lorsque ce point est atteint, on revient en arrière d'un quart de tour. Si le régime diminue dès le premier quart de tour, on opérera à l'inverse en desserrant d'un quart de tour à la fois jusqu'à ce que le régime n'augmente plus. Une fois que ce réglage est réalisé, on fait la même chose sur l'autre carburateur, puis on ajuste le ralenti en agissant sur les 2 vis de ralenti de la même valeur.

Cliquer sur l'image pour agrandir.

 

Sur les machines ayant une rampe de carburateurs, quel que soit le nombre de ces carbus, il faudra d'abord être très attentif pour déterminer quel est le carburateur de référence. C'est celui sur lequel arrive le câble de gaz, et il ne comporte pas de possibilité de réglage de synchro. Ainsi, sur une rampe de 4 carbus, il n'y aura que 3 vis de réglage de synchro et une seule vis de réglage de ralenti. On réglera alors la synchro de chaque carbu par rapport à ce carbu de référence, en commençant obligatoirement par les carbus les plus proches, puis les suivants, etc. Dans l'exemple ci-dessous, on voit que le câble de gaz commande directement le carburateur N°3, qui servira donc de référence. Ensuite, on pourra effectuer très facilement le réglage du carbu 4 par rapport au carbu 3, puis du carbu 2 par rapport au 3. Enfin, après ce réglage du carbu 2, on pourra régler le carbu 1 par rapport au carbu 3 avec la vis de réglage du carbu 1 par rapport au carbu 2. C'est la seule subtilité de ce type de réglage, il faut effectuer le réglage obligatoirement dans le bon ordre.

Cliquer sur l'image pour agrandir.

Sur ce type de rampe, on ne fera le réglage de synchro que sur un ralenti légèrement accéléré (dans les 1500 tr/mn), puis on ajustera le réglage de ralenti à la valeur voulue  par la vis de réglage. Certaines machines disposent pour ce dernier réglage d'un flexible et d'une molette sur le côté de la rampe.

 

Démonstration :

La petite vidéo ci-dessous montre le réglage des synchros au ralenti et en début d'accélération sur ma Guzzi V50-2. C'est réalisé en 1 minute et 7 secondes sans se presser. le réglage est vraiment très facile avec cet appareil.

Cliquer sur l'image pour voir la vidéo