Présentation du projet

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DISPOSITIF D’ESSUIE-GLACE
DE LA RENAULT SCENIC
Académie de Rouen – Bac STI Génie Electronique
DISPOSITIF D’ESSUIE-GLACE
DE LA RENAULT SCENIC
Épreuve de construction électronique – session 2011
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1 PRESENTATION DU DISPOSITIF
1.1 INTRODUCTION
Les essuie-glaces sont des raclettes en caoutchouc,
montées sur des bras actionnés par un moteur électrique,
commandés depuis l'habitacle. Ils sont en nombre variable,
suivant la taille du pare-brise et la conception de leurs bras.
Ils permettent de nettoyer le pare-brise avant, ainsi que la
vitre arrière, sans sortir du véhicule. Ils sont obligatoirement
associés à un lave-glace, pompe électrique qui projette de
l'eau puisée dans un réservoir, sur le pare-brise pour aider au
nettoyage.
Un dispositif d'essuie-glace est formé d'un moteur électrique entraînant un montage de type
bielle/manivelle. Ce dernier assure la transformation du mouvement rotatif du moteur électrique en
mouvement alternatif pour les balais.
Un dispositif d’essuie-glace est donc avant tout un dispositif de sécurité permettant de
maintenir au mieux la visibilité du conducteur dans les conditions normales d'utilisation du
véhicule.
1.2 EXPRESSION DU BESOIN
D’un point de vue conducteur, le besoin peut s’exprimer
de la façon suivante : obtenir le champ de vision le plus
grand possible, permettant ainsi une visibilité maximale
pour accroître la sécurité et le confort de pilotage.
D’un point de vue constructeur, l’objectif est surtout de
fournir un dispositif répondant aux différentes contraintes
énoncées dans la directive européenne 78/318/CEE
concernant le rapprochement des législations des États
membres relatives aux dispositifs d'essuie-glace et de
lave-glace des véhicules à moteur.
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2 SYSTEME PLURITECHNIQUE : DISPOSITIF D’ESSUIE-VITRE DE LA
RENAULT SCENIC II
2.1. Mise en situation
La qualité primordiale des véhicules genre monospace est l’excellent rapport
encombrement/habitabilité. Le conducteur devant bénéficier d'une vision complète de la route,
l’utilisation de pare-brise panoramique s’avère indispensable. Avec un pare-brise d'une surface
de 1,40 m², le véhicule SCENIC II dégage une vision panoramique remarquable.
La taille de ce pare-brise engendre alors un problème puisqu’il faut conserver cette visibilité dans
les conditions normales d’utilisation (pluie, poussière, insectes, …), les bords de la surface
vitrée devant aussi être nettoyés par les balais de l’essuie-glace.
2.2. Description structurelle
SCENIC II adopte un dispositif d’essuyage à mouvement parallèle doté d’une cinématique dite “à
extension”. Celle-ci assure une très bonne épure, en élargissant son rayon d’action dans une zone
généralement non accessible par les dispositifs parallèles conventionnels. Adaptée aux dimensions du
pare-brise, elle permet un champ de vision totalement dégagé.
SCENIC II est équipé de balais à lame souple qui permettent à la fois de diminuer les bruits
aérodynamiques et d'augmenter la qualité d’essuyage du fait de l’uniformité de la pression exercée
sur le pare-brise.
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LE CAPTEUR DE PLUIE :
Le système d’essuie glace permet une adaptation du balayage à la quantité d’eau sur le pare brise. Cet
essuie-glace « intelligent » est l'un des nombreux équipements destinés à favoriser la concentration
du conducteur sur la conduite.
La quantité d’eau est appréhendée par un capteur, situé sur le pare brise, qui permet de déterminer la
vitesse de balayage la mieux adaptée. Celle-ci aura une cadence proportionnelle à l'intensité de la
pluie.
CAPTEUR DE PLUIE MONTE EN OPTION SUR LE SCENIC :
LE CAPTEUR DE PLUIE « RENAULT
Capteur
de
pluie,
détails (2) :
- Diode réceptrice, diode
émettrice (3 & 4)
- Unité centrale habitacle
(5)
- Moteur d’essuie-glace (6)
Le fonctionnement de ce capteur repose sur le principe
de l’émission et de la réception d’un rayon infrarouge.
Sur un pare-brise sec la réflexion du rayon est-elle que
l’énergie émise par la LED est intégralement reçue par
photodiode : les essuie-glaces restent au repos.
Sur un pare-brise mouillé, le rayon est en partie réfracté
par les gouttes d’eau, l’énergie reçue par la photodiode est alors
plus faible que l’énergie émise par la LED. Le calculateur commande alors la vitesse de balayage
des essuie-glaces.
1. Diode réceptrice
2. Boitier électronique
intégré au capteur
3. Diode émettrice
4. Joint silicone transparent
qui prend appui sur le parebrise
5. Chauffage régulé
6. Goutte d'eau
7. Prismes de réflexion
8. Pare-brise
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LE CAPTEUR DE PLUIE "IBR273" :
Pour notre étude ce capteur a été retenu car d’utilisation plus aisée et d’un coût plus faible.
Le capteur "IBR273" est une platine sur substrat céramique destinée à la réalisation de
détecteur de pluie. Utilisés principalement jusqu'alors en agriculture, de tels détecteurs
trouvent désormais de nombreuses autres applications.
Ainsi ils pourront être utilisés dans les systèmes météorologiques et les systèmes
d'automatisation pour immeubles (gestion automatisée de volets roulants, éclairage,
etc...). Conçu sur une plaque en substrat céramique (Alumina), le capteur "IBR273" est
doté d'excellentes caractéristiques thermo/électrique associé à une bonne résistance aux
agressions "mécaniques".
Une mini résistance chauffante associé à un capteur de température (au dos du module)
permettront de s'affranchir des possibilités de détections intempestives dues à la "rosée
du matin".
Le recours à des matériaux de haute technologie assure une haute stabilité à l'ensemble et une grande résistance aux produits
de nettoyage les plus divers.
Son principe de fonctionnement repose sur une détection de type capacitive. Ainsi l'accumulation de pluie sur la surface de la
plaque aura pour conséquence de modifier la valeur de sa capacité. Le capteur devra être associé à une électronique externe
(non livrée) de conversion "fréquence / tension" dont le niveau de sortie sera lié à la valeur de la capacité de la platine "IBR273".
Caractéristiques:- Mode de détection: capacitif- Technologie: Substrat céramique (AL2O3)
http://www.lextronic.fr/P1784-capteur-de-pluie-ibr273.html
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LE MECANISME :
Les balaies
d’essuie-glace
Le bras passager
et le bras
conducteur
Le moto
réducteur
Le bâti
Le mécanisme représenté sur le document ci-dessous est constitué d’un bras conducteur et d’un bras
passager munis de balaies d’essuie-glace reliés au bâti par des biellettes.
Le tout est commandé par un seul et unique motoréducteur composé d’un moteur électrique à deux
enroulements à courant continu, d’un réducteur sans fin et engrenage et d’un interrupteur de position
« arrêt ».
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DEFINITION ET CARACTERISATION DES PROBLEMATIQUES :
PROBLEMATIQUE 1 : CAPTAGE DE PLUIE
Constat :
•
L’essuie-glace actuel ne disposant pas de
l’option
« balayage
automatique »,
l’utilisateur doit pouvoir en disposer, à
moindre coût.
Problématique posée :
•
Convertir l’information provenant du capteur de pluie de type capacitif en une information
analogique exploitable par un microcontrôleur PIC16F8XX.
•
Maintenir le capteur de pluie à une température comprise entre 45° et 50° afin d’assurer
l’évaporation de l’eau.
•
Convertir la tension de la batterie du véhicule en une tension continue de 5V.
•
Informer le conducteur du véhicule de la vitesse des essuie-glaces.
Intérêts :
•
•
•
Informer l’utilisateur
Améliorer le confort d’utilisation
Augmenter la sécurité
Propositions de modifications :
•
•
•
•
Le résultat de la conversion de l’information provenant du capteur de pluie sera sous la forme
d’une information fréquentielle ou sous la forme d’une tension.
Un comparateur à 2 seuils permettra de maintenir le capteur de pluie à une température
comprise entre 45° et 50°.
Un convertisseur DC/DC permettra de générer une tension de 5V à partir de la tension de 12V
délivrée par la batterie du véhicule.
Un affichage numérique de type cristaux liquides (intégré à la carte de développement
PIC16F8XX) informera l’utilisateur sur la vitesse de balayage en temps réel.
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PROBLEMATIQUE 2 : Réglage du balayage et gestion des sécurités
Constat :
•
•
L’essuie-glace actuel ne dispose
pas de « détection de blocage des
essuie-glaces ».
Il ne dispose pas de commande de
mode automatique.
Dispositif bloqué
par le verglas
Problématique posée :
•
Conserver les modes de balayage actuels et ajouter le mode automatique.
•
Gérer la détection de position arrêt d’origine.
•
Gérer la sécurité de détection de blocage des essuie-glaces.
Intérêts :
•
Améliorer le confort d’utilisation
•
Adapter le balayage à la situation climatique.
•
Augmenter la sécurité
Propositions de modifications :
•
L’utilisation d’une commande de moteur par relais.
•
La détection du blocage se fera à partir d’un ensemble filtre amplificateur ou d’un ensemble
filtre comparateur, ensembles vus en physique.
•
Gestion de l’ensemble assurée par un microcontrôleur PIC16F8XX.
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REPARTITION DES PROBLEMATIQUES
PROBLEMATIQUE 1
PROBLEMATIQUE 2
Captage de pluie par variation
Réglage du balayage
et gestion des sécurités
1
FREQUENCE
1
COMPARATEUR
2
TENSION
2
AMPLIFICATEUR
Etant donné le nombre de réponses aux problématiques (4 au total), la répartition se fera par affinité.
Chaque binôme aura en charge l’une des 4 réponses aux problématiques.
Il est préférable d'opter pour un travail en trinôme plutôt que de laisser un élève seul.
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