INSTRUMENTS MOTEURS

MESURE DE ROTATION



- Tachymètre mécanique

- Tachymètre magnétique

- Tachymètre électrique

- Tachymètre électronique

Introduction

La connaissance de la vitesse de rotation d'un moteur à pistons ou d'un turbomoteur est absolument nécessaire et la précision requise pour la mesure est assez élevée en particulier pour les turbomoteurs.
La vitesse de rotation d'un moteur à pistions ou d'un turbomoteur est mesurée par un tachymètre ou tachometer (en anglais).
Sur un GMP (groupe moteur à pistons) avec une hélice à pas fixe le tachymètre est l'instrument principal de conduite du moteur. Sur un GMP avec une hélice à pas variable à vitesse constante la vitesse de rotation est prise en charge par un régulateur qui est contrôlé par l'équipage.
Sur les GTP ( groupe turbopropulseur) équipés d'un couplemètre (Torquemètre) et sur les GTR (groupe turboréacteur) piloté avec l'EPR le tachymètre est seulement un instrument de contôle.
Par contre sur certains GTR la conduite du réacteur se fait par l'intermédiaire du N1 (vitesse de rotation de l'attelage basse pression).

Présentation des tachymètres analogiques

À gauche tachymètre en RPM (rotations per minutes ou nombre de tours/min) avec totalisateur d'heures de fonctionnement.
À droite tachymètre en pourcentage pour turboréacteurs.

Tachymètre cadran

Les différents types de tachymètres

- tachymètre mécanique ;
- tachymètre magnétique ;
- tachymètre électrique ;
- tachymètre électronique.

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Tachymètre mécanique

Le tachymètre mécanique est monté uniquement sur les avions monomoteur légers ou le moteur est proche du tableau de bord.
Il se compose d'un transmetteur relié au moteur à un arbre entraînement entraîné par un flexible. Le transmetteur contient un ensemble de masselotte couplé à un mécanisme d'engrenage qui entraîne une aiguille. Quand l'arbre d'entraînement tourne, la force centrifuge agit sur les masselottes et les déplace vers l'extérieur. La position des masselottes varie donc avec la vitesse de rotation du moteur. L'amplitude du mouvement des masselottes est transmise par un mécanisme d'engrenage à une aiguille, qui indique directement sur l'instrument la vitesse de rotation du moteur.
L'étendue de mesure de ce type de tachymètre est relativement faible de 500 à 3000 tours/min.

Tachymètre mécanique
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Tachymètre magnétique

Le tachymètre magnétique est constitué d'un aimant circulaire à 4 pôles dans l'entrefer auquel vient se loger une cloche en métal conducteur amagnétique (alliage Cu-Al) solidaire en rotation d'une aiguille indicatrice.
Lorsque l'aimant est mis en rotation par le câble flexible le reliant au moteur, des courants de Foucault prennent naissance dans la cloche. Ce flux de courant crée son propre champ magnétique qui interagit avec la rotation du champ de flux de l'aimant. Le résultat est que la cloche a tendance à tourner, et avec elle, l'aiguille indicatrice. Un ressort en spiral calibré fixé sur l'axe de la cloche crée un couple antagoniste pour limité la rotation de la cloche. L'angle de rotation de la cloche sera fonction de la vitesse de rotation de l'aimant.
Inconvénient
Les courants de Foucault produisent un échauffement qui engendre une diminution du couple d'entraînement. On compense ce phénomène par des shunts magnétiques faisant varier les fuites magnétiques ou par un bilame agissant directement sur la valeur de cet entrefer.

Tachy Magnétique
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Tachymètre électrique à courant continu

La vitesse de rotation est mesurée par une dynamo dont le rotor est entraîné par la boîte de transmission des accessoires du moteur GearBox (en anglais). Cette dynamo délivre une force électromotrice f.e.m. proportionnelle au régime N à mesurer.
L'indicateur est constitué par un voltmètre directement gradué en valeurs de vitesses de rotation RPM.

Tachymètre électrique à courant monophasé

Le transmetteur est constitué par un alternateur à 4 pôles dont le rotor est entraîné par la boîte de transmission des accessoires du moteur GearBox et délivre une force électromotrice f.e.m. proportionnelle au régime N à mesurer.
L'indicateur est constitué par un voltmètre directement gradué en valeurs de vitesses de rotation RPM associé avec un pont redresseur à diodes.
Ces deux systèmes (à courant continu ou à courant alternatif monophasé) ne sont pratiquement plus utilisés, par manque de précision 3 à 5% d'erreur sur la valeur indiquée.

Tachymètre électrique à courant triphasé

Le transmetteur est un alternateur triphasé dont le rotor est constitué par un aimant entraîné par la GearBox . La variation du champ magnétique engendre trois tensions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor.
L'indicateur comportant un tachymètre magnétique entraîné par un moteur asynchrone, qui est alimenté et synchronisé par l'alternateur triphasé.
La distance entre moteur et poste de pilotage est sans importance. Sa précision est d'environ ±10 tr/min

Tachy électrique
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Tachymètre électronique

Le tachymètre électronique est basé sur le comptage d'impulsions électriques par unité de temps duquel on déduit la vitesse de rotation. Un capteur du type inductif est installé perpendiculairement à une roue dentée en métal magnétique qui tourne à la même vitesse que l'arbre du compresseur du moteur dont on veut mesurer la vitesse de rotation.
Le passage d'une dent suivi d'un creux de denture, génère une variation de flux magnétique qui induit dans la bobine une impulsion dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation. La mesure du nombre d'impulsions permet d'obtenir la fréquence donc la vitesse de rotation.

Tachy électrique

Le signal est ensuite converti en tension par un convertisseur dans un boîtier électronique, et la lecture se fait en pourcentage d'un régime de référence défini par le constructeur.

Tachy électronique

Ci-dessous affichage numérique du N1 (attelage basse pression) et N2 (attelage haute pression) à gauche sur Fokker 100 et à droite sur Airbus 320.

Tachy instruments numériques

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