Rôle Construction

CHAPITRE 4
ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
Introduction
Durant les années 30 et 40, les expressions « circuits ou appareils électroniques » désignaient
d’immenses boîtes surmontées d’ampoules lumineuses dégageant une forte quantité de chaleur.
C’était l’époque des lampes (tubes électroniques ou à vide). Saviez-vous que si le téléviseur faisait
défaut, les gens se rendaient à la pharmacie avec un sac plein de lampes? Il était alors possible de
les tester sur une machine qui ressemblait étrangement à un jeu électronique… En 1948, John
Bardeen et Walter H. Brattain, deux chercheurs à l’emploi de Bell Telephone Laboratories, déposèrent un brevet pour un dispositif destiné à remplacer le tube à vide. Ils identifièrent ce dispositif
par le nom de transistor, créé à partir de l’abréviation de l’expression transfer varistor. Le nom
« varistor » désignait à l’époque la diode au germanium. L’invention du transistor allait révolutionner l’électronique.
Ce chapitre, divisé en deux sections, vous permettra d’acquérir des connaissances utiles tant à la
compréhension des schémas électriques qu’à la vérification du fonctionnement général des composants électroniques. Les composants électroniques utilisés fréquemment dans les véhicules sont
les condensateurs, les résistances variables et fixes, les relais et les semi-conducteurs. Les semiconducteurs les plus courants sont la diode, la diode électroluminescente (DEL ou en anglais
LED), la diode Zener, le transistor et le thyristor.
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4.1 CONDENSATEURS, RÉSISTANCES ET RELAIS
Les condensateurs, les résistances et les relais sont présents dans la plupart des circuits électriques
et électroniques. Ces composants étaient essentiels et faciles à identifier dans les anciens circuits
d’allumage à contacts. Leur présence est maintenant plus discrète, mais non moins indispensable
dans les circuits électroniques d’aujourd’hui. Dans cette section, vous apprendrez le fonctionnement et la vérification des condensateurs, des résistances et des relais.
CONDENSATEURS
Rôle
Le condensateur emmagasine des électrons et, par conséquent, du courant électrique ou de l’énergie électromotrice. Contrairement à une pile, un condensateur ne produit pas d’électricité. Il ne
s’use donc pas, puisqu’il ne fait qu’emmagasiner une charge électrique produite par une autre
source.
Construction
Le condensateur est toujours constitué de deux plaques conductrices d'électricité, aussi appelées
électrodes, séparées par un matériau isolant nommé diélectrique. La nature du diélectrique est
particulièrement importante, car elle influe directement sur la quantité d'énergie qu'un condensateur peut stocker en plus de servir à l'identification. C'est ainsi que l'on trouve des condensateurs
au papier, au mica, à l'air, au plastique, au film d'oxyde, etc.
Les plaques du condensateur au papier (figure 4.1) sont constituées de feuilles de métal flexible,
habituellement de l'étain, et d'un papier diélectrique inséré entre les plaques. Ces trois éléments
sont enroulés et scellés dans une enveloppe protectrice pour offrir une grande capacité avec un
4.2
Mécanique automobile
Module 9
ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
CHAPITRE 4
faible volume. Des fils reliés aux plaques permettent de connecter le condensateur à un circuit
électrique. La valeur diélectrique du papier étant relativement faible, il est souvent remplacé par
une pellicule de matière plastique.
Figure 4.1 Construction d'un condensateur au papier et d'un condensateur électrolytique (General Motors)
Condensateur
au papier
Feuilles
d'étain
Condensateur
électrolytique
Borne
positive
Feuille
d'aluminium
Connexions
Électrode
positive
Film
d'oxyde
Gaze saturée
d'électrolyte
(borax, phosphate...)
Électrode
négative
Papier
diélectrique
Les condensateurs électrolytiques offrent une grande capacité de stockage dans un boîtier relativement petit. Ces condensateurs sont polarisés et ils doivent donc être raccordés correctement pour
donner les résultats attendus; cette caractéristique interdit leur usage dans des circuits à courant
alternatif. Le branchement de ce type de condensateur en polarité inverse provoque une forte
élévation de sa température, ce qui risque de le faire exploser. Les types de condensateurs électrolytiques les plus utilisés sont faits à base d'aluminium et de tantale. Les condensateurs à noyau
humide de tantale sont plus coûteux, mais ils offrent une capacité de stockage supérieure et une
résistance plus grande aux courants de fuite.
Le matériau de base des condensateurs céramiques est une terre cuite à très haute température, habituellement du bioxyde de titane ou différents types de silicates. Les deux plaques sont obtenues
en déposant une mince couche d'argent sur chacune des deux faces du disque de céramique
(figure 4.2). Ces éléments possèdent une grande résistance électrique.
Figure 4.2 Différents condensateurs et symboles (General Motors)
Module 9
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4.3
CHAPITRE 4
ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
Fonctionnement
Le condensateur offre une grande surface sur laquelle les électrons peuvent s'accumuler. Raccordé
à un circuit électrique alimenté par du courant continu, le condensateur se charge; la circulation
s'arrête dès que la tension interne égale celle de la source. Le condensateur se comporte alors
comme un circuit ouvert. Lorsqu'un condensateur chargé est raccordé à une résistance, le déplacement des électrons de la plaque négative vers la plaque positive produit une circulation de courant. La tension aux bornes du condensateur chute graduellement à mesure que l'équilibre se
rétablit entre les électrons des plaques. La vitesse de décharge du condensateur dépend de la valeur de la résistance.
Relié à un circuit à courant alternatif, le condensateur se charge lorsque la tension est positive et il
se décharge lorsqu'elle est négative. Le cycle de charge et de décharge se répète tant que la tension
alterne. Le condensateur stabilise alors la tension, puisqu'en se chargeant, il absorbe les pointes
de tension et qu'il comble les creux en se déchargeant. Son rôle se compare alors à celui d'un ressort qui absorbe l'énergie lorsqu'il se comprime et la relâche à l'expansion. Dans l'allumeur conventionnel, le condensateur emmagasinait le surplus de courant à l'ouverture des contacts du
rupteur. Donc, le courant, au lieu de produire un arc électrique entre les contacts de l'allumeur,
s'accumulait dans le condensateur.
Unité de mesure de la capacitance
La capacitance d'un condensateur, soit sa capacité à emmagasiner de l'électricité, s'exprime en
farads, d'après le nom d'un scientifique anglais (Michael Faraday) qui participa activement au
XIXe siècle aux recherches sur l'électricité. Le farad correspond à un coulomb (figure 4.3). Comme
il s'agit d'une unité trop grande pour les circuits des véhicules automobiles, l'unité employée dans
cette industrie est le microfarad, qui équivaut à un millionième de farad. Son abréviation est µF.
Certains multimètres numériques offrent la fonction de contrôle de la capacité des condensateurs.
Figure 4.3 Représentation visuelle d'un farad (General Motors)
La tension nominale des condensateurs, habituellement inscrite sur le boîtier, indique la différence de tension maximale supportable par les plaques sans qu'un arc électrique se produise entre
elles et perce le diélectrique. Une telle perforation court-circuiterait le condensateur et le rendrait
inutilisable. La tension nominale ne doit donc jamais être dépassée, même pour un temps très
court. La coupure de l'une des plaques créerait également un problème, puisque le condensateur
deviendrait en circuit ouvert, ce qui le rendrait tout aussi inutilisable.
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