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Les bases de l’électronique

L’électronique est la manipulation de signaux et d’informations électriques afin de les mesurer, les contrôler ou de les modifier.Des éléments désignés « composants » sont assemblés sous la forme de circuits. Ces assemblages peuvent être réalisés à la main ou par des sociétés industrielles qui intègrent et miniaturisent ces circuits. Par exemple, le processeur de la carte Arduino est un circuit intégré contenant des millions de composants.

Notions électriques fondamentales

L’électricité est une forme d’énergie comme les énergies éolienne ou hydraulique. Cette énergie électrique peut se résumer par : mouvements des électrons entre les atomes. Par exemple, en frottant un ballon sur certains vêtements, comme un chandail, des électrons sont échangés entre les atomes du ballon et ceux du chandail. Le ballon se charge ainsi négativement en captant les électrons du vêtement : nous nommons ceci « l’électricité statique ». L’électricité devient « dynamique » si l’on décharge graduellement le ballon en le laissant « coller » à un mur ou à des cheveux.

Pour bien comprendre les éléments de mesure de base de l’électricité, il est pratique d’utiliser l’analogie d’un système hydraulique. Imaginez un système hydraulique composé de deux réservoirs d’eau connectés ensemble via un réseau de tubes.

La tension et la différence de potentiel (Volts)

La tension et le potentiel sont exprimés en Volts (notée V ou souvent U). La source d’alimentation électrique d’un circuit (une pile, par exemple) est une source de tension.

On mesure toujours une altitude par rapport à une référence. En électricité, on place souvent cette référence au (-) de l’alimentation (qui correspond ici au point (2)). Dans les schémas électroniques, cette référence correspond souvent à la « masse ». Lorsqu’on interconnecte deux circuits alimentés différemment, il est indispensable de leur donner la même référence (voir chapitre « Précautions d’utilisation »).

Le courant (Ampères)

Dans notre système, la pression générée par le dénivelé provoque un certain débit d’eau dans le réseau de tuyaux. Le débit correspond au courant. En électronique, le courant est exprimé en Ampères (A ou noté I ou i).

La résistance (Ohms)

une moins grande quantité d’eau peut circuler à la fois. Ce rétrécissement crée ce qu’on appelle une résistance. La pression du système (ou la force avec laquelle l’eau circule) n’est pas changée ; c’est plutôt le débit qui change. En électronique, la résistance est exprimée en Ohms (Ω ou noté R).

L’équation générale qui lie ces trois unités de mesure est : U = RI

Soit le voltage (U) est égal à la résistance (R) multipliée par le courant (I).

Circuits, parallèle ou série

Un circuit est un ensemble de composants électriques. Bien que cela semble contre-intuitif à première vue, on dira qu’il est « fermé » lorsqu’il y a continuité dans les connexions qui lient les composants entre eux. Un circuit « ouvert » comporte une discontinuité dans les connexions. Autrement dit, lorsque le circuit est fermé, le courant passe, et lorsqu’il est ouvert, il ne passe pas.

Lorsqu’on désigne un circuit comme étant en série, cela signifie que les éléments sont connectés les uns à la suite des autres, sur une même branche (5). Dans ce cas les valeurs de résistance vont s’additionner.

Dans un circuit en parallèle, les éléments sont situés chacun sur des branches indépendantes (6). Dans ce cas, les résistances sont situées à altitude égale et donc soumises à la même tension (voltage). Dans ce cas, le courant se partage dans chacune des branches.

AC/DC

Ces deux abréviations ne représentent pas seulement un groupe de rock. Un courant électrique DC, parfois noté CC, signifie « Direct Current » en anglais soit « Courant Continu ». C’est un courant qui ne varie pas dans le temps. Il peut être généré par une pile, une batterie ou un circuit d’alimentation qui redresse un courant alternatif. Le courant DC est le type de courant habituellement utilisé en électronique. Par exemple, votre carte Arduino est alimentée par ce courant.

Le courant AC signifie « Alternating Current » ou « Courant Alternatif ». Il s’agit d’un courant qui change de direction continuellement. Il peut être périodique, c’est-à-dire que sa fréquence est constante. La forme la plus utilisée est le courant sinusoïdal. Il est caractérisé par sa fréquence notée f et exprimée en Hertz, qui correspond au nombre d’aller-retour par seconde. Dans certains calculs, il peut arriver que l’on ait besoin de sa pulsation souvent notée oméga minuscule = 2 x PI x f. Le courant électrique utilisé à la maison est AC.

Multiples

En électronique, les valeurs sont parfois très petites ou très grandes. Pour simplifier leur notation, on rencontre souvent des préfixes qui expriment des multiples des valeurs.

MultiplePréfixeNotationNom10e6  / 1 000 000méga-Mmillion 10e3  / 1 000kilo-kmillier 10e-1 / 0.1déci-ddixième 10e-2 / 0.01centi-c centième 10e-3 / 0.001milli-m millième 10e-6 / 0.00000micro-μmillionième 10e-9 / 0.000000001nano-n milliardième 

Par exemple, une valeur de 0.001 Ampères pourrait être écrite de plusieurs manières :

• 1 mA = 1 milliampère = 1.10-3 A = 0.001 A
•
Les composants

Les composants sont des éléments de base en électronique qui, une fois assemblés, constitueront un circuit électronique. Chacun de ces éléments a un comportement bien particulier, dépendant de ses caractéristiques et de ses conditions d’utilisation. Pour le choix et le dimensionnement des composants les plus complexes, il est utile de consulter leur fiche technique (« datasheet » en anglais).

Voici une description de quelques-uns de ceux-ci.

Résistance

Les résistances sont utilisées dans de nombreux cas, pour réduire une tension (voir plus loin le pont diviseur de tension), pour provoquer un courant, ou associées à d’autres composants pour des circuits plus complexes (exemple : filtre RC). Sa valeur est notée R et exprimée en Ohms.

En série, les résistances s’additionnent : Req = R1 + R2 + R3

En parallèle, c’est différent : 1 / Req = ( 1 / R1 ) + ( 1 / R2 ) + ( 1/R3 )

La formule associée à la résistance est :  U = RI

En électronique, la valeur d’une résistance est codée par des anneaux de couleurs :

Dans l’exemple ci-haut, la résistance est de 220 kOhms, ou 220 000 Ohms. Le premier anneau est rouge. Dans le tableau ci-bas, le chiffre qui correspond à la couleur rouge est 2. Le second anneau est également rouge, donc notre chiffre est également 2. Le chiffre que l’on obtient en combinant à la suite les deux anneaux est donc 22. Finalement, le multiplicateur est jaune, correspondant à 10 000. Donc, 22 x 10 000 nous donne 220 000, ou 220 k.

Condensateur

Le condensateur (« capacitor » en anglais) est constitué de plaques de conducteurs, éléments qui permettent l’échange d’électricité, séparées par un isolant. Un condensateur est capable d’emmagasiner une tension électrique, un peu à la manière d’un réservoir. Sa valeur caractéristique est la capacité, notée C et exprimée en Farad (F). Il est souvent utilisé pour filtrer, c’est-à-dire lisser une tension (car il agit un peu comme un amortisseur) et il ne conduit l’électricité que si le courant change, par exemple lors de la mise sous tension ou l’extinction du circuit.

Les règles d’association sont l’inverse de celles des résistances :

En parallèle, les condensateurs s’additionnent : Ceq = C1 + C2 + C3

Tandis qu’en série : 1 / Ceq = ( 1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )

La formule associée au condensateur est : i = C ( dU / dt )

Remarque : plus la tension change, plus le courant à ses pattes sera fort. Il faut parfois se méfier de ces pics de courant à l’allumage et à l’extinction du circuit.

Bobine (« Coil »)

La bobine est un enroulement de fil conducteur. La bobine est souvent utilisée pour filtrer un courant, générer un champ magnétique (électroaimant) ou amplifier un signal (radio). Sa valeur caractéristique est l’inductance notée L et exprimée en Henry (H).

La formule associée à la bobine est : U = L ( di / dt )

Remarque : plus la tension change, plus le courant à ses bornes sera fort. Pour cette raison, il faut prendre quelques précautions lorsqu’on commute une bobine dans un montage : utiliser par exemple une diode « de roue libre » (voir « Diode ») qui évacuera la surtension à l’allumage et à l’extinction.

Transistor

Le transistor est une association de trois couches de semi-conducteur et dont la couche du milieu sert à contrôler le passage du courant dans les deux autres. Il s’agit d’un composant actif qui est souvent utilisé comme interrupteur ou amplificateur, à la manière d’un relais. Il existe différents types de transistor aux comportements différents, les NPN et PNP, les transistors à effet de champ, ou MOSFET.

Diode

La diode est composée de deux couches de semi-conducteur et ne laisse passer le courant que dans un sens : de l’anode vers la cathode ; du (+) vers le (-). Elle peut servir à bloquer des retours de courants non désirés ou construire un pont redresseur pour passer d’un courant alternatif à un courant continu. Le trait présent sur le composant indique la cathode c’est-à-dire la borne négative (-).

Diode de « roue libre »

On utilise également la diode pour éliminer la surtension qui apparaît dans une bobine lors de l’allumage et de l’extinction. Il suffit de placer la diode en parallèle avec l’inductance (la bobine). C’est ce qu’on appelle une diode de « roue libre ». (voir projet « La cigarette ne tue pas les machines »).

LED ou DEL

La LED est une diode électroluminescente : elle s’allume lorsqu’un courant passe dedans. Sa cathode (-) est plus courte que son anode (+). C’est un composant très pratique pour visualiser rapidement les états de certains circuits, car elle est facile à mettre en œuvre et consomme très peu de courant (en général 6 à 20 mA). Une LED se caractérise par sa tension de seuil qui exprime la tension à ses bornes lorsqu’elle est alimentée.

Quelques valeurs à titre d’exempleCouleurTension de seuil (Vf)Consommation (If)Longueur d’onderouge1,6 V à 2 V6 à 20 mA650 à 660 nmjaune1,8 V à 2 V6 à 20 mA565 à 570 nmvert1,8 V à 2 V6 à 20 mA585 à 590 nmbleu2,7 V à 3,2 V6 à 20 mA470 nm

Il n’est pas bon d’alimenter une LED directement en 5 V (via une carte Arduino) car elle est en surtension : même si elle fonctionne elle brûlera rapidement. Pour la protéger, il faut utiliser le principe du pont diviseur de tension (expliqué plus loin) en la câblant en série avec une résistance, dont la valeur se calcule de la manière suivante :

• R = ( tension d’alimentation – tension de seuil ) / courant
•
Ainsi pour une LED rouge par exemple : R = ( 5 – 1,6 ) / 0,02 = 170 Ohms

Remarque : la broche 13 de la carte Arduino est déjà équipée d’une résistance qui permet d’y brancher une LED directement.

Potentiomètre

Le potentiomètre est en fait un composant à résistance variable, qui se règle avec un bouton ou une glissière. On change la résistance du potentiomètre par une manipulation physique ; c’est une interface humain/machine.

Interrupteur

L’interrupteur ouvre ou ferme un circuit. Il est lui aussi une interface humain/machine. Il peut être monostable (il revient à sa position initiale quand on le lâche) ou bistable (il garde sa dernière position). Il peut être NO (ouvert au repos) ou NF ou NC (fermé au repos). Il existe des interrupteurs combinant ces deux fonctions.

Relais

Le relais est un interrupteur électromécanique, ce qui signifie qu’il change de position ou d’état grâce à un électroaimant. Il peut donc être commandé par un signal électrique dans un circuit. Le relais est utilisé pour relayer une commande sur un circuit de plus forte puissance (voir chapitre « Précautions d’utilisation »). Comme l’électroaimant contient une bobine, il est nécessaire d’utiliser une « diode de roue libre ».

Piézoélectrique

Le piézoélectrique est un composant réversible qui génère une tension quand il est déformé et qui se déforme lorsqu’il est soumis à une tension. Il prend souvent la forme d’une pastille qui peut alors servir à la fois de micro-contact et de haut-parleur. Il peut ainsi servir d’interface humain/machine. Le signal sortant d’un piézo est assez erratique.

Cellule photoélectrique

La cellule photoélectrique, ou photorésistance, est un semi-conducteur à résistance photo-variable. Elle permet de détecter et/ou mesurer la lumière.

Thermistance

La thermistance est une résistance qui varie avec la température. La correspondance n’est pas linéaire, c’est pourquoi il est utile de se référer à la fiche technique du composant utilisé.

Moteur

image manquante

Le moteur électrique est un dispositif électromécanique qui fonctionne grâce à l’électromagnétisme généré par des bobines.

Servomoteur

Le servomoteur est un petit moteur asservi c’est-à-dire qu’un circuit interne contrôle en permanence sa position. Il a souvent une plage de liberté réduite (moins d’un tour) mais peut atteindre à coup sûr une position et la maintenir avec force. Il existe de nombreux modèles. Les plus petits peuvent être actionnés directement avec une carte Arduino (voir chapitre « Précautions d’utilisation »).

Circuits intégrés

Ce sont des circuits (donc des assemblages de composants) qui sont intégrés dans un même boîtier. Il en existe de nombreux types aux fonctionnalités et complexités diverses, du simple régulateur de tension au processeur d’ordinateur. La puce ATMEGA qui est au cœur de la carte Arduino est un circuit intégré. Ces composants sont très utiles pour réaliser des montages complexes en un minimum de place. Ils sont identifiés par une référence visible sur leur boîtier. Cette référence permet d’accéder à leur fiche technique (en anglais datasheet), en général facile à trouver sur internet [référence du composant + « datasheet » dans un moteur de recherche.

Quelques circuits de base

L’idée ce cette partie n’est pas de vous montrer de manière exhaustive les circuits possibles car cette tâche est irréalisable. En revanche, quelques circuits constituent le b.a.-ba de l’électronique : en effet ils apparaissent dans presque tous les montages. Connaître leur fonctionnement vous permettra de comprendre plus facilement un circuit.

Pont diviseur de tension

Ce circuit est très utile pour réduire une tension. Dans un pont diviseur, la tension aux bornes de la seconde résistance est proportionnelle au rapport de celle-ci par rapport à la résistance globale du circuit. Dans la métaphore de l’eau, les deux résistances constituent un escalier ou une cascade. Sa fonction est :

• U2 = U X ( R2 / ( R2 + R1 ) )
•
Si l’on veut mesurer, par exemple, une tension qui oscille entre 0 et 15 V avec une carte Arduino qui ne supporte que 0-5 V, il faut utiliser un pont diviseur de tension constitué de deux résistances dont la première vaut le double de la seconde.La tension entre les deux résistances oscillera entre 0 et 5 V. La valeur totale des deux résistances déterminera la consommation électrique du circuit (voir « Résistance »).

Exemple : avec 1 MOhm et 2 MOhms, U2= 15X(1000/(1000+2000)) = 5 V

On utilise ce modèle pour limiter la tension aux bornes d’une LED lorsqu’on l’alimente avec une carte Arduino (voir plus haut).

Pont diviseur de courant

Ce circuit est le pendant du pont diviseur de tension. Lorsqu’on branche deux résistances en parallèle, le courant se partage entre les deux branches proportionnellement au rapport des valeurs des résistances. Sa fonction est :

• I1 = I X ( R2 / ( R1 + R2 ) )
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Le multimètre

Le multimètre est un ensemble d’appareils de mesure comprenant habituellement un voltmètre, un ampèremètre et un ohmmètre, pour mesurer rsepeectivement la tension, le courant et la résistance de composants ou de circuits. Il comporte deux broches, habituellement rouge et noire, correspondant à la polarité (positive et négative) du multimètre. Il faut faire bien attention à respecter cette polarité pour certaines mesures et de s’assurer à chaque fois que la base de chaque broche est connectée à la bonne entrée du multimètre. Bien évidemment, il faut spécifier la grandeur à mesurer à l’aide du sélecteur du multimètre. Par exemple, pour mesurer une tension qui devrait se situer entre 0 et 5 V, on place le sélecteur à la barre des 20 V (si disponible). Pour un voltage de plus petite échelle, entre 0 et 1 V par exemple, il faudrait mettre le sélecteur sur le symbole 2 V.

Un multimètre comporte habituellement quatre entrées généralement identifiées par 10 A ou 20 A, mA, COM et V ou Ω. La base de la broche noire est toujours connectée à la broche COM qui correspond au pôle négatif ou au « Gnd » (Ground) sur la carte Arduino ou à la masse. En fonction de la grandeur que l’on veut mesurer, le connecteur de la broche rouge se branche aux autres entrées : Entrée Utilisation 10 A ou 20 A pour mesurer un courant élevé 

Tableau Entrée Utilisation 10 A ou 20 Apour mesurer un courant élevé mA pour mesurer un courant faibleV, Ω, diodepour mesurer une tension, une diode, résistance et continuité

La tension se mesure en parallèle et entre deux points d’un circuit, c’est-à-dire qu’il faut « créer » une nouvelle branche avec les broches du multimètre. Le circuit doit être sous tension pour effectuer la mesure.

Le courant se mesure en série, c’est-à-dire qu’il faut insérer le multimètre dans le circuit ou une branche. Le circuit doit être sous tension pour effectuer la mesure. Attention ! Lorsqu’on mesure le courant d’un circuit, il faut s’assurer de brancher la base de la broche positive (rouge) dans l’entrée appropriée du multimètre (souvent identifiée par mA ou A) en fonction de la puissance. Si ceci n’est pas fait de manière correcte, il est possible d’endommager le multimètre. La résistance se mesure sans tension. Pour mesurer la résistance d’un composant, il suffit de connecter les deux broches du multimètre à chacune des pattes du composant que l’on souhaite mesurer.

Pour vérifier la continuité d’un circuit et pour voir s’il n’est pas « ouvert », si une connexion n’est pas interrompue ou encore si il n’y pas de court-circuit, il est possible d’utiliser la fonction « continuité » du multimètre. On prend cette mesure en connectant les broches du multimètre à chacune des extrémités du composant ou du circuit. Il est à noter que, par exemple, un circuit comprenant des résistances ne présente pas de continuité complète.

L’ESP (Electronic Stability Program)

Le système de régulation électronique du comportement du véhicule ESP mesure la vitesse des roues et de lacet du véhicule, l’angle du volant et l’accélération transversale du véhicule grâce à un système de capteurs répartis sur différents points de la voiture.

Avec une modulation de la pression exercée sur le frein de chaque roue selon l’adhérence de celle-ci, l’ABS a apporté un progrès fondamental. Ce système a bénéficié d’améliorations régulières, tant au niveau des capteurs permettant de déceler une situation dangereuse, que pour les calculs et le temps de réaction. L’ABS adapte la vitesse de rotation de chaque roue pour assurer l’efficacité optimale de son freinage, en tenant compte de son adhérence à chaque instant.

 

Il était intéressant d’exploiter cette fonction pour optimiser l’adhérence de chaque roue face aux variations, fréquentes et parfois importantes, du coefficient de frottement par rapport à la surface de la chaussée. Les capteurs ABS mesurant avec précision la vitesse de chaque roue, il suffisait de la comparer à ce qu’elle devrait être, compte tenu des paramètres dynamiques du véhicule : vitesse de déplacement et trajectoire.

 

 

 

Intelligence électronique

Les formidables progrès des calculateurs embarqués ont offert la possibilité d’exploiter les paramètres fournis par de nombreux capteurs. Ceux-ci rendent compte, en temps réel, d’une part de l’action du conducteur sur le volant et les commandes de frein et d’accélération, d’autre part du comportement dynamique du véhicule. Le calculateur détermine le comportement théoriquement parfait, le compare au comportement mesuré, et en déduit les corrections à apporter. Cette analyse du comportement du véhicule, dans le sens transversal comme dans le sens longitudinal, débouche sur la correction automatique des écarts pouvant conduire à une situation dangereuse.

 

Le système ESP (Electronic Stability Program) est donc bien, étymologiquement, un système “intelligent”, puisqu’il “comprend” une situation, en tire les conclusions, et décide de l’action à effectuer pour y remédier. Disposant des informations sur le comportement et le freinage, on peut aussi commander des fonctions qui améliorent encore la sécurité active : antipatinage, répartition du freinage entre toutes les roues, assistance au freinage d’urgence et allumage automatique des feux de détresse lors d’un freinage d’urgence. Ces dispositifs garantissent une sécurité maximale dans les circonstances les plus difficiles, d’autant mieux qu’ils se conjuguent avec une conduite responsable et prudente.

Avis d’expert

Si votre véhicule n’est pas très récent et est équipé de consommateurs que vous avez ajouté (Autoradio, GPS, ..) nous vous conseillons de prendre une batterie avec un ampérage supérieur. En effet, la batterie d’origine n’est pas prévue pour supporter des équipements supplémentaires. N’hésitez donc pas à passer de 60Ah à 70Ah, par exemple.
Vous avez également la possibilité de connecter un boîtier de sauvegarde afin d’éviter la perte des données électroniques de votre véhicule (autoradio, alarme, heure, données diverses…) lors d’un changement ou débranchement de la batterie. Certaines batteries ne sont pas situées dans le compartiment moteur. Dans ce cas reportez-vous au manuel d’utilisation de votre voiture.

Outillage nécessaire :

Une caisse à outils complète

Des gants

Un boîtier de sauvegarde mémoire (si nécessaire)

Changer la batterie de démarrage : quand et pourquoi la changer ?

Le rôle de la batterie

La batterie a un double rôle :

Fournir la puissance électrique nécessaire au démarreur pour lancer le moteur.

Alimenter les consommateurs du véhicule à l’arrêt ou en cas de forte sollicitation.

Ainsi, lorsque vous tournez la clé, votre batterie fournit l’énergie à votre démarreur pour lancer le moteur. Elle va ensuite se recharger grâce à l’alternateur.

Les circuits qui consomment l’énergie de la batterie à l’arrêt sont des circuits de veille comme l’horloge ou le verrouillage centralisé. Mais il y a également des éléments de confort tels que l’autoradio, le GPS, etc… Ces éléments nécessitent peu d’effort de la part de la batterie, mais ils la déchargent si cette utilisation est prolongée. Laisser ses phares allumés toute une nuit peut, par exemple, décharger votre batterie et vous empêcher de démarrer votre voiture le lendemain.

La batterie peut être également sollicitée si votre alternateur ne suffit pas à fournir l’énergie à vos consommateurs. Cela peut être le cas si vous n’avez pas une voiture récente et que vous êtes dans une situation qui ne permet pas à votre moteur de tourner suffisamment pour fournir de la puissance à l’alternateur. Si, par exemple, vous êtes dans un embouteillage la nuit sous la pluie par grand froid et écoutez la radio, votre moteur tournera au ralenti et aura besoin de la batterie pour maintenir les consommateurs (autoradio, balais, le chauffage et phares).

Pourquoi changer sa batterie ?

Une batterie fatiguée provoque des démarrages difficiles, qui peuvent entraîner une panne, le démarrage devient impossible.

C’est aussi un élément particulièrement soumis aux changements de température ; une batterie faiblarde ne résistera donc pas à de fortes chaleurs ou à une vague de froid.

Quand changer sa batterie ?

Une batterie a une durée de vie moyenne de 4 ans mais le changement est conseillé uniquement dès les premiers signes de fatigue.

La batterie peut s’user prématurément dans certains cas :

Si elle reste inactive, elle va subir un phénomène de décharge jusqu’à un point de non-retour.

Si elle est trop sollicitée (grand nombre de cycles de démarrages, consommateurs inhabituels)

Si elle subit de grands changements de température

Si l’alternateur tombe en panne

Quels sont les signes avant-coureurs ?

Certaines batteries sont équipées d’un témoin indiquant leur état. Cela vous permettra de détecter quand effectuer le remplacement.

Une batterie vieillissante aura une incidence sur les démarrages qui seront beaucoup moins énergiques. Mieux vaut donc remplacer la batterie pour éviter la panne.

Changer une batterie de démarrage : comment la remplacer ?

Diagnostic de la batterie

Le fait de ne pas pouvoir démarrer ne veut pas forcément dire que c’est votre batterie qui est responsable. Cela peut venir de vos bougies de préchauffage si vous avez un moteur diesel et qu’il fait froid, du démarreur, de l’alternateur ou d’autres éléments.

Il faut donc vérifier certaines choses au préalable :

L’état de vos cosses (bornes oxydées ou desserrées)

La tension de votre batterie (12,72 Volts chargée). En dessous de 12 volts, elle ne démarrera pas mais pourra être rechargée.

En dessous de 11,52 volts, la batterie est complètement déchargée et irrécupérable. Vous pouvez néanmoins tenter de la recharger très rapidement si la tension résulte d’un consommateur resté branché trop longtemps (phares, par exemple).

Le bon fonctionnement du démarreur

Le bon fonctionnement de l’alternateur

Qu’un consommateur défectueux n’a pas vidé toute la batterie (ex. L’éclairage du coffre ou de la boite à gants restant allumé).

Comment changer sa batterie ?

Avant toute chose, il vous faut vérifier que la dimension de la batterie correspond à l’emplacement qui lui est réservé. Il suffit pour cela de vérifier que sa Longueur et sa Hauteur sont les mêmes que votre ancienne batterie. C’est seulement quand vous aurez fait cette vérification que vous pourrez brancher votre nouvelle batterie. Pour qu’une batterie soit reprise, celle-ci ne doit pas avoir été branchée.

Aujourd’hui, de plus en plus de véhicules sont équipés de système multiplexé*. Pour ces raisons, après la coupure du contact, un temps de mise en veille des multiples calculateurs est à respecter. Il est donc parfois nécessaire d’attendre plusieurs minutes avant de débrancher la batterie (voir la recommandation dans la notice d’utilisation ou auprès d’un professionnel).

* Multiplexer : le multiplexage est une technique qui fait passer plusieurs informations à travers un seul support de transmission. Son rôle est de partager une même information entre plusieurs organes électriques ou électroniques (verrouillage, essuyage, lève-vitre, projecteur, sécurité active ou passive, gestion moteur…) du véhicule.*

Il existe également un boitier de sauvegarde mémoire permettant de maintenir une tension minimum lors du changement de la batterie. Cela peut s’avérer très utile si vous n’avez pas le code de votre autoradio.

La dépose de la batterie

Il y a toujours un ordre à respecter lorsque vous débranchez la batterie. Il faut d’abord commencer par débrancher la borne négative (-) puis la borne positive (+).En commençant par la borne positive (+), vous risquez un court-circuit avec l’outil de démontage.

A noter que sur certains véhicules, il est obligatoire de commencer par démonter la borne positive (+) car la borne négative (-) n’est pas accessible. En général il n’est pas utile d’avoir des outils pour ce type de montage.

Il est également recommandé de nettoyer les cosses de la batterie avant montage.

La pose de la batterie

Il y a aussi un ordre à respecter lors de la pose de la batterie. Il faut toujours brancher la borne positive (+), puis, la borne négative (-).

Ne pas laisser le contact pour éviter les arcs.

La borne positive est toujours plus épaisse que la borne négative. C’est pour cela qu’il faut toujours plus visser la cosse de la borne négative.

Conseils de sécurité

Il est conseillé de respecter les conseils de sécurité indiqués sur la batterie lors du montage :

Ne pas fumer

Ne pas poser d’outil sur les 2 bornes à la fois

Respecter les ordres de montage/démontage

especter les symboles de sécurité

Le recyclage

Le recyclage de la batterie est obligatoire. Veillez donc à déposer, et ce gratuitement, votre batterie usagée auprès des collecteurs qui sont :

les déchetteries ou centres de valorisation énergétique

les vendeurs de batteries (grandes surfaces, garagistes, centres-auto…). Cette reprise n’est pas conditionnée à l’achat d’une nouvelle batterie.

Transmission, embrayage et système d’engrenage

La boîte de vitesses sert à traduire la puissance du moteur en vitesse ou en force selon les besoins. Par exemple, sortir une voiture de l’immobilité ou gravir une pente raide demande beaucoup de force et peu de vitesse, tandis que courir sur une route plate ne demande presque aucune force et beaucoup de vitesse.

Cela se traduit par le nombre de tours par minute (RPM) auquel un moteur fonctionne : lorsque nous passons à bas régime (première, seconde) le moteur force et monte à haut régime (typiquement entre 2 500 et 4 000 tr/min), lorsque nous passons en haut rapports (3ème, 4ème, 5ème) le moteur tourne moins et a peu de puissance : tout se traduit par de la vitesse. Comme chaque tour du moteur consomme du carburant, alors que nous allons à une vitesse plus élevée et moins de régime, la conduite sera plus économique. Une voiture conçue pour être très économique atteint 100 km/h à environ 1500 tr/min ou moins.

Freins ABS

Il s’agit d’un système spécial de freinage antiblocage commandé par ordinateur, ils ont des capteurs et des actionneurs sur les disques qui, lorsqu’ils détectent que le frein commence à se bloquer (quelque chose qui se produit, par exemple, lors d’un freinage brusque sur une surface glissante) le contrôle des freins va à la charge de l’ordinateur qui les serre et les relâche à plusieurs reprises.

Cela permet moins de dérapages et d’arrêts de dérapages, mais est aggravé par de nombreux composants électroniques qui nécessitent un entretien et finissent par se détériorer, tout comme de nombreuses autres améliorations technologiques. De plus, le service des pièces et pièces de rechange coûte cher et il y a très peu de choses que l’on peut réparer par soi-même.

Système de lubrification à l’huile

Le circuit d’huile circule dans toutes les pièces mobiles du moteur. L’huile s’accumule dans le carter, qui est le godet qui se trouve sous le moteur, dans lequel est immergée la pompe à huile qui l’entraîne vers le haut, en passant par le filtre à huile, les conduits d’huile du bloc jusqu’à ce qu’il atteigne l’arbre à cames. en lubrifiant l’arbre à cames, l’huile descend à travers les bagues d’huile, lubrifie les pistons et continue vers le bas, lubrifie tous les joints mobiles des bielles, siège de bielle, vilebrequin, etc. Après avoir fait tout le circuit, le boîtier retombe et recommence tout le processus. Certains véhicules ont un radiateur d’huile qui le refroidit dans sa circulation.

Défaillances du système de lubrification : elles ont normalement des conséquences graves et peuvent être : rupture du carter ou des conduites d’huile (avec lesquelles l’huile tombe), pompe à huile endommagée ou conduits bouchés, avec lesquels l’huile ne circule pas. Si le circuit fonctionne sans huile ou que l’huile ne circule pas, un échauffement excessif et une usure peuvent se produire au contact du métal avec du métal et même les pièces mobiles se déforment et se grippent (moteur « soufflé »). Il peut aussi arriver que de l’eau pénètre dans l’huile par le joint de culasse, lorsque cela se produit la voiture perd de sa force car de l’eau pénètre dans les pistons, un jet de vapeur d’eau sort de l’échappement, le niveau d’huile monte et l’huile prend la couleur de café au lait, l’eau du radiateur se remplit de mousse.

Dans les voitures très utilisées, une usure naturelle des cylindres se produit, qui s’agrandit avec le frottement et n’est plus hermétique, puis l’huile de lubrification commence à pénétrer dans les cylindres et la voiture émet de la « fumée bleue » à travers le tube d’échappement (à ne pas être confondu avec la fumée blanche qui, en quantité modérée, est de la vapeur d’eau et indique une combustion parfaite). Dans ce cas, on dit que la voiture « brûle de l’huile », l’huile s’épuise rapidement et les cylindres cessent de fonctionner car les bougies d’allumage se mouillent d’huile et ne démarrent pas, la voiture perd de la puissance et ne fonctionne qu’avec trois ou moins cylindres. Le temps d’un ajustement est venu. Pour savoir si cela se produit, c’est très simple : il suffit de retirer les bougies d’allumage et de vérifier si une ou plusieurs sont mouillées d’huile,

Vidange

L’huile et son filtre doivent être changés régulièrement comme recommandé par le constructeur, normalement la recommandation est tous les 10 000-15 000 km ou tous les 6 mois, selon la première éventualité. Il n’y a pas de sujet plus entouré de tromperie, de mythes urbains et de marketing que celui-ci, puisque de nombreux centres de graissage vivent de cette activité et recommandent des changements extrêmement courts (tous les 3 000 km ou 3 mois), ou des marques plus chères. Concernant les marques d’huiles, il n’y a pas d’institut indépendant qui les teste, donc tout ce qu’ils disent vient directement de leurs services marketing et il n’y a aucune raison de le croire. Il existe cependant la norme API (de l’American Petroleum Institute) qui fixe des spécifications minimales par type d’utilisation, c’est un bon guide.

Les huiles ont deux spécifications principales : SAE (qui indique la viscosité à différentes températures) et API (qui est une sorte de mesure de la qualité de l’huile). Le fabricant recommande SAE mais normalement cela peut être changé sans problème. Le premier numéro SAE correspond à la viscosité à basse température et le second à haute température, c’est-à-dire qu’un indice de viscosité de 20 à 40 indique un degré de viscosité de 20 à froid et 40 à chaud.

Parmi les mythes véhiculés par les vendeurs d’huile, il y en a un célèbre qui dit que l’huile d’une certaine qualité ou marque « se transforme en boue » après un certain temps, obstruant les passages et causant des dommages au moteur. Ce mythe est un mensonge, aucune huile ne se transforme en boue, ce qui se passe réellement, c’est que si le véhicule a un allumage défectueux, il produit beaucoup de carbone, qui finit par être éliminé par l’huile, c’est-à-dire que la « boue » se forme dans de la même façon avec n’importe quelle huile si le mélange brûle mal.

Il existe des huiles minérales, synthétiques et mixtes (minérales avec synthétiques) ces dernières sont une bonne option mais en faisant les changements dans le temps, les huiles minérales sont moins chères et donnent exactement le même résultat. Il faut toujours changer le filtre, c’est plus important que la même vidange. Si nous changeons l’huile et laissons l’ancien filtre, en passant à travers le filtre sale, la nouvelle huile deviendra immédiatement sale. Les huiles peuvent être recyclées (fabriquées à partir d’huiles usagées), elles sont moins chères, écologiques et ne perdent aucune des propriétés d’une huile de première utilisation, en effet l’utilisation d’huile recyclée est recommandée par l’API.

Si l’huile devient noire ou épaisse après un court temps d’utilisation, ce n’est pas un problème de qualité de l’huile (comme le font croire de nombreux propriétaires de centres de graissage) mais d’une combustion défectueuse qui produit beaucoup de carbone. L’utilisation de filtres à huile de bonne marque peut être bénéfique pour le moteur, tout comme l’utilisation d’antigel au lieu d’eau, mais n’oubliez pas que le problème est généralement lié à la combustion et non à l’huile.

Système de refrigération

Le système de refroidissement fait circuler un liquide de refroidissement (ou de l’eau dans le pire des cas) à travers le moteur pour le refroidir dès qu’il atteint une certaine température. Le bloc moteur comporte des conduits creux par lesquels passe l’eau comme on peut le voir sur cette photo du moteur vu de dessus, les conduits qui entourent chacun des cylindres sont visibles en noir. Ce système se compose d’un radiateur, d’un ventilateur électrique, d’un électro-interrupteur, de tuyaux d’eau, d’une pompe à eau et d’un thermostat. Lorsque le moteur surchauffe, l’un d’eux est tombé en panne. Les pannes typiques de ce système sont : pompe à eau cassée ou endommagée, radiateur bouché, ventilateur électrique avec moteur brûlé, électro-interrupteur défectueux (celui qui allume ou éteint le ventilateur électrique est une ampoule qui est vissée dans le radiateur et conduit un câble vers le ventilateur), les tuyaux d’eau cassés,

Le moteur ne doit pas tourner trop froid (il s’use) ou trop chaud (il peut se déformer, fondre ou gripper un composant, ce que l’on appelle communément un « moteur grillé »). Pour qu’il ne fonctionne pas trop froid, il y a un thermostat qui coupe le débit d’eau jusqu’à ce qu’il atteigne sa température optimale. Un moteur peut fonctionner sans thermostat (de mauvais mécaniciens l’enlèvent parfois) mais il ne fonctionnera pas correctement et s’usera prématurément.

L’eau circule ensuite dans le moteur une fois le thermostat passé, entraînée par la pompe à eau elle chauffe dans le bloc, puis entre dans le radiateur où elle passe par des tubes à ailettes en cuivre qui refroidissent l’eau aidé par le ventilateur et le vent lui-même qui entre lorsque la voiture avance, après refroidissement, entre à nouveau, c’est-à-dire qu’elle extrait la chaleur du bloc et le refroidit jusqu’à sa température de fonctionnement.

La surchauffe : un radiateur est l’une des pannes les plus scandaleuses pour ceux qui ne comprennent pas la mécanique, cependant c’est généralement beaucoup moins grave que ce que le commun des mortels imagine ou ce que la mécanique sous-entend. Si la température augmente beaucoup, il est préférable d’arrêter la voiture et de vérifier ce qui se passe. Dans ce cas il est très dangereux d’enlever le bouchon du radiateur car l’eau bouillante va vous sauter directement au visage, il faut attendre que la température de l’eau baisse un peu, envelopper sa main dans un grand torchon et tourner le bouchon seulement d’un quart d’un radiateur tournant pour relâcher la pression. Une fois que toute la vapeur est sortie, nous pouvons retirer le couvercle.

Les causes de surchauffe sont au nombre de deux : soit l’eau ne circule pas, soit l’eau tombe quelque part. Une rupture de la courroie de l’alternateur (c’est très fréquent) qui active également la pompe à eau provoque l’arrêt de la circulation de l’eau et le réchauffement du moteur, une autre panne qui a le même effet est lorsque le thermostat colle, il peut aussi arriver que le le ventilateur électrique ne fonctionne pas alors qu’il le devrait, une dernière possibilité est que le radiateur ait ses conduits bouchés,

Si la voiture n’a pas perdu de liquide de refroidissement (ou d’eau), alors ce sont les pannes précédentes, s’il y a une perte de liquide de refroidissement, les causes peuvent être des ruptures dans la pompe à eau, les durites ou le radiateur, ce dernier peut être assez bien réparé avec du mastic époxy.

La pire panne qui peut provoquer une surchauffe est un joint de culasse cassé, dans ce cas le moteur perd de la puissance, le niveau d’huile monte et montre des bulles et une couleur laiteuse (mélangée à de l’eau) et sort parfois du tuyau d’échappement un canon à vapeur. Ce défaut est réparé dans un atelier où ils peuvent soulever la culasse, ce qui est un travail compliqué et doit être fait par quelqu’un qui sait ce qu’il fait pour des raisons que nous expliquerons plus tard. Dans tous les cas, si la voiture est arrêtée et amenée lentement à un atelier, cela n’endommage normalement pas davantage le moteur.

Un effet peu connu des appareils de chauffage est qu’ils détruisent les propriétés de l’huile de lubrification, donc après une surchauffe prolongée, c’est une bonne idée de changer l’huile. L’utilisation d’eau du robinet ou d’eau distillée de mauvaise qualité est la cause la plus fréquente de détérioration irréparable du moteur. Les culasses modernes, qui sont en aluminium, se corrodent et se fendent avec de l’eau de mauvaise qualité, il en va de même avec le bloc. Il est préférable d’utiliser un « mélange préparé » prestone ou un antigel avec des caractéristiques similaires au lieu de l’eau.

Air conditionné

Les moteurs plus petits peuvent ne pas avoir de circuit de refroidissement et ne sont refroidis que par l’air qui les atteint lorsqu’ils avancent, plus un refroidisseur d’huile. Deux exemples typiques de ce moteur sont l’ancienne Volkswagen (Coccinelle, Brasilia, Kombi, etc.) et la Citroneta (Citroën 2CV). Ce sont des moteurs beaucoup plus simples et plus durables mais ils ont l’inconvénient d’être plus bruyants et ont tendance à surchauffer par temps très chaud

Système de refrigération

Le système de refroidissement fait circuler un liquide de refroidissement (ou de l’eau dans le pire des cas) à travers le moteur pour le refroidir dès qu’il atteint une certaine température. Le bloc moteur comporte des conduits creux par lesquels passe l’eau comme on peut le voir sur cette photo du moteur vu de dessus, les conduits qui entourent chacun des cylindres sont visibles en noir. Ce système se compose d’un radiateur, d’un ventilateur électrique, d’un électro-interrupteur, de tuyaux d’eau, d’une pompe à eau et d’un thermostat. Lorsque le moteur surchauffe, l’un d’eux est tombé en panne. Les pannes typiques de ce système sont : pompe à eau cassée ou endommagée, radiateur bouché, ventilateur électrique avec moteur brûlé, électro-interrupteur défectueux (celui qui allume ou éteint le ventilateur électrique est une ampoule qui est vissée dans le radiateur et conduit un câble vers le ventilateur), les tuyaux d’eau cassés,

Le moteur ne doit pas tourner trop froid (il s’use) ou trop chaud (il peut se déformer, fondre ou gripper un composant, ce que l’on appelle communément un « moteur grillé »). Pour qu’il ne fonctionne pas trop froid, il y a un thermostat qui coupe le débit d’eau jusqu’à ce qu’il atteigne sa température optimale. Un moteur peut fonctionner sans thermostat (de mauvais mécaniciens l’enlèvent parfois) mais il ne fonctionnera pas correctement et s’usera prématurément.

L’eau circule ensuite dans le moteur une fois le thermostat passé, entraînée par la pompe à eau elle chauffe dans le bloc, puis entre dans le radiateur où elle passe par des tubes à ailettes en cuivre qui refroidissent l’eau aidé par le ventilateur et le vent lui-même qui entre lorsque la voiture avance, après refroidissement, entre à nouveau, c’est-à-dire qu’elle extrait la chaleur du bloc et le refroidit jusqu’à sa température de fonctionnement.

La surchauffe : un radiateur est l’une des pannes les plus scandaleuses pour ceux qui ne comprennent pas la mécanique, cependant c’est généralement beaucoup moins grave que ce que le commun des mortels imagine ou ce que la mécanique sous-entend. Si la température augmente beaucoup, il est préférable d’arrêter la voiture et de vérifier ce qui se passe. Dans ce cas il est très dangereux d’enlever le bouchon du radiateur car l’eau bouillante va vous sauter directement au visage, il faut attendre que la température de l’eau baisse un peu, envelopper sa main dans un grand torchon et tourner le bouchon seulement d’un quart d’un radiateur tournant pour relâcher la pression. Une fois que toute la vapeur est sortie, nous pouvons retirer le couvercle.

Les causes de surchauffe sont au nombre de deux : soit l’eau ne circule pas, soit l’eau tombe quelque part. Une rupture de la courroie de l’alternateur (c’est très fréquent) qui active également la pompe à eau provoque l’arrêt de la circulation de l’eau et le réchauffement du moteur, une autre panne qui a le même effet est lorsque le thermostat colle, il peut aussi arriver que le le ventilateur électrique ne fonctionne pas alors qu’il le devrait, une dernière possibilité est que le radiateur ait ses conduits bouchés,

Si la voiture n’a pas perdu de liquide de refroidissement (ou d’eau), alors ce sont les pannes précédentes, s’il y a une perte de liquide de refroidissement, les causes peuvent être des ruptures dans la pompe à eau, les durites ou le radiateur, ce dernier peut être assez bien réparé avec du mastic époxy.

La pire panne qui peut provoquer une surchauffe est un joint de culasse cassé, dans ce cas le moteur perd de la puissance, le niveau d’huile monte et montre des bulles et une couleur laiteuse (mélangée à de l’eau) et sort parfois du tuyau d’échappement un canon à vapeur. Ce défaut est réparé dans un atelier où ils peuvent soulever la culasse, ce qui est un travail compliqué et doit être fait par quelqu’un qui sait ce qu’il fait pour des raisons que nous expliquerons plus tard. Dans tous les cas, si la voiture est arrêtée et amenée lentement à un atelier, cela n’endommage normalement pas davantage le moteur.

Un effet peu connu des appareils de chauffage est qu’ils détruisent les propriétés de l’huile de lubrification, donc après une surchauffe prolongée, c’est une bonne idée de changer l’huile. L’utilisation d’eau du robinet ou d’eau distillée de mauvaise qualité est la cause la plus fréquente de détérioration irréparable du moteur. Les culasses modernes, qui sont en aluminium, se corrodent et se fendent avec de l’eau de mauvaise qualité, il en va de même avec le bloc. Il est préférable d’utiliser un « mélange préparé » prestone ou un antigel avec des caractéristiques similaires au lieu de l’eau.

Air conditionné

Les moteurs plus petits peuvent ne pas avoir de circuit de refroidissement et ne sont refroidis que par l’air qui les atteint lorsqu’ils avancent, plus un refroidisseur d’huile. Deux exemples typiques de ce moteur sont l’ancienne Volkswagen (Coccinelle, Brasilia, Kombi, etc.) et la Citroneta (Citroën 2CV). Ce sont des moteurs beaucoup plus simples et plus durables mais ils ont l’inconvénient d’être plus bruyants et ont tendance à surchauffer par temps très chaud

Comment fonctionne un moteur

Voyons comment fonctionne un moteur, il n’y a pas beaucoup de science sur le fonctionnement d’un moteur. En un mot, un moteur fonctionne comme ceci :

Dans ce cas, le piston est ce qui se passe en haut, il a une goupille qui le relie à une bielle et celle-ci est également reliée au vilebrequin, qui est la grande pièce en bas avec un contrepoids. En d’autres termes, un mouvement vertical est converti en un mouvement circulaire.

Mais vous pouvez vous demander, et pourquoi le piston monte et descend ? une étincelle produite par la bougie d’allumage, cela provoque une explosion qui pousse le piston vers le bas avec une grande force qui fait tourner le vilebrequin, puis le contrepoids du vilebrequin fait monter le piston et tout se répète.

Un moteur aura plus de puissance plus la chambre est grande et plus il a de cylindres. Il existe des moteurs de 1 à 16 cylindres. Le plus populaire aujourd’hui est le 4 cylindres en ligne, mais il existe aussi des 6 ou 8 cylindres disposés en « v » pour les moteurs les plus puissants.

Les moteurs monocylindres ou bicylindres sont généralement utilisés dans les motos, les tronçonneuses et les très petits moteurs. Voici un autre dessin plus complet d’un moteur pour vous donner une idée de son fonctionnement

Dans ce cas, nous avons deux cylindres en ligne, les pistons sont représentés à l’intérieur de leurs cylindres (comme s’ils étaient transparents) et au-dessus se trouvent les bougies et les soupapes. Chaque cylindre possède une bougie et au moins deux soupapes : une soupape d’admission pour l’entrée du mélange et une soupape d’échappement pour la sortie des gaz. Les moteurs modernes pour améliorer les performances peuvent apporter trois et même quatre soupapes (deux d’admission et deux d’échappement).

Les soupapes s’ouvrent et se ferment en coordination avec un arbre appelé « arbre à cames » qui est conçu pour abaisser et ouvrir chaque soupape au moment précis. Cet arbre à cames tourne avec le vilebrequin auquel il est relié par la courroie de distribution.

D’autres moteurs encore plus sophistiqués (en particulier Honda) utilisent le système appelé VTEC qui consiste à ouvrir ou fermer les soupapes contrôlées par l’ordinateur de la voiture au lieu de l’arbre à cames, cela a l’avantage de meilleures performances et l’inconvénient de complications et de plus grandes chances d’échec qui ne sont pas faciles à répare