{"id":1911,"date":"2022-09-27T17:32:48","date_gmt":"2022-09-27T16:32:48","guid":{"rendered":"https:\/\/avionicsduino.com\/?page_id=1911"},"modified":"2025-09-26T21:33:36","modified_gmt":"2025-09-26T20:33:36","slug":"la-mesure-de-temperature-des-gaz-dechappement-egt","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/fr\/la-mesure-de-temperature-des-gaz-dechappement-egt\/","title":{"rendered":"La mesure de temp\u00e9rature des gaz d’\u00e9chappement (EGT)"},"content":{"rendered":"\n

(EGT, page mise \u00e0 jour par Benjamin le 29\/09\/2022)<\/p>\n\n\n\n

La temp\u00e9rature des gaz d’\u00e9chappement (ou EGT, pour Exhaust Gaz Temperature) est un des nombreux param\u00e8tres qu’il est possible de prendre en compte pour la surveillance du fonctionnement d’un moteur d’avion. Cette temp\u00e9rature est corr\u00e9l\u00e9e au rapport air-essence du m\u00e9lange qui est introduit dans les cylindres. Le dosage parfait air-essence est celui qui assure une combustion compl\u00e8te. C’est aussi celui qui entra\u00eene la temp\u00e9rature maximale des gaz d’\u00e9chappement. Avec un m\u00e9lange appauvri ou enrichi par rapport \u00e0 ce rapport id\u00e9al, on observe une diminution de la temp\u00e9rature des gaz d’\u00e9chappement. Il n’est pas dans notre propos ici de discuter de l’int\u00e9r\u00eat ou non de la surveillance des EGT, les experts eux-m\u00eames peuvent avoir des avis totalement divergents sur ce sujet. Nous nous contenterons d’exposer la technique de mesure.<\/p>\n\n\n\n

Les thermocouples<\/h3>\n\n\n\n

Compte tenu des temp\u00e9ratures \u00e0 \u00e9valuer, pouvant approcher 900 \u00b0C, les capteurs utilis\u00e9s sont des thermocouples. Le principe tr\u00e8s simplifi\u00e9 des thermocouples est le suivant : en chauffant la jonction de deux m\u00e9taux diff\u00e9rents, il apparait une tension entre leurs extr\u00e9mit\u00e9s non jointes (fig. 1). C’est ce qu’on appelle l’effet thermo\u00e9lectrique. Tous les couples de m\u00e9taux diff\u00e9rents pr\u00e9sentent cet effet.<\/p>\n\n\n

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Figure 1 : Principe simplifi\u00e9 des thermocouples<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Il existe de nombreux types de thermocouples, en fonction des m\u00e9taux utilis\u00e9s. Ceux qui nous int\u00e9ressent ici sont les thermocouples de type K (fig. 2), o\u00f9 les m\u00e9taux utilis\u00e9s sont le Chromel et l’Alumel. Ils peuvent \u00e9valuer des temp\u00e9ratures jusqu’\u00e0 plus de 1300 \u00b0C. La tension g\u00e9n\u00e9r\u00e9e est tr\u00e8s faible, de l’ordre de 40 \u00b5V\/degr\u00e9 C, avec une r\u00e9ponse quasiment lin\u00e9aire entre 0 \u00b0C et 1000 \u00b0C, donc quasiment proportionnelle \u00e0 la temp\u00e9rature. Une tension de sortie aussi faible rend les thermocouples particuli\u00e8rement sensibles aux interf\u00e9rences \u00e9lectromagn\u00e9tiques, d’o\u00f9 l’importance du blindage sous la forme d’une tresse m\u00e9tallique prot\u00e9geant les fils. Les thermocouples que nous utilisons sont disponibles ici<\/a>.<\/p>\n\n\n

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Figure 2 : Thermocouple de type K utilis\u00e9 en a\u00e9ronautique pour la mesure des EGT<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Les amplificateurs de thermocouples<\/h3>\n\n\n\n

Les convertisseurs analogiques-num\u00e9riques des microcontr\u00f4leurs ne sont pas capables de mesurer directement les tr\u00e8s faibles tensions g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par les thermocouples. Une amplification pr\u00e9alable est donc n\u00e9cessaire, ainsi qu’une correction de la non-lin\u00e9arit\u00e9. Par ailleurs, le circuit amplificateur doit aussi tenir compte des jonctions entre les connecteurs (g\u00e9n\u00e9ralement en cuivre) et les fils de Chromel et d’Alumel, lesquelles jonctions (dites froides) se comportent \u00e9galement comme des thermocouples et g\u00e9n\u00e8rent des tensions parasites. On parle de compensation de la jonction froide. Pour faire cette compensation, l’amplificateur de thermocouple int\u00e8gre un capteur de temp\u00e9rature qui mesure la temp\u00e9rature des jonctions froides. Ces derni\u00e8res doivent donc \u00eatre plac\u00e9es \u00e0 proximit\u00e9 imm\u00e9diate de l’amplificateur. Les jonctions froides Chromel-cuivre et Alumel-cuivre n\u00e9cessitent des connecteurs sp\u00e9cifiques (fig. 3).<\/p>\n\n\n\n

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Figure 3 : Connecteurs de thermocouple. \u00c0 gauche le connecteur m\u00e2le filaire, \u00e0 droite le connecteur femelle \u00e0 souder sur un circuit imprim\u00e9.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Il existe deux types principaux d’amplificateurs de thermocouples : analogiques et num\u00e9riques. Les amplificateurs analogiques fournissent en sortie une tension g\u00e9n\u00e9ralement comprise entre 0 et 5 volts, tension strictement proportionnelle \u00e0 la temp\u00e9rature mesur\u00e9e apr\u00e8s compensation froide. Le microcontr\u00f4leur doit ensuite mesurer cette tension gr\u00e2ce \u00e0 un convertisseur analogique-num\u00e9rique, puis faire une simple conversion pour obtenir la temp\u00e9rature. Un bon exemple d’amplificateur analogique est le AD8495<\/a>, c’est celui que nous utilisons.<\/p>\n\n\n\n

Les amplificateurs num\u00e9riques comme le MAX31850, le MAX31855, et le MCP9600, pour citer les plus r\u00e9pandus, fournissent directement en sortie une mesure en degr\u00e9s, transmise au microcontr\u00f4leur via un bus SPI, I2C ou 1-Wire, ce qui semble plus simple qu’avec un amplificateur analogique. Mais certains amplificateurs num\u00e9riques pr\u00e9sentent malheureusement un inconv\u00e9nient important, car ils n\u00e9cessitent des thermocouples isol\u00e9s de la masse, rares, difficiles \u00e0 trouver et chers. Les thermocouples habituellement utilis\u00e9s sur les avions ne sont pas isol\u00e9s, et ne sont donc pas compatibles avec ces amplificateurs num\u00e9riques. En effet, pour fonctionner correctement, ils ne devraient alors ni partager entre eux la m\u00eame masse, ni partager la masse g\u00e9n\u00e9rale de l’avion, ce qui est bien s\u00fbr impossible. Pour cette raison, nous avons fait le choix d’utiliser l’amplificateur analogique AD8495, sur une breakout board Adafruit<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Pour surveiller les EGT des deux cylindres arri\u00e8res (cylindres 3 et 4) du Rotax 912, nous avons associ\u00e9 sur un petit circuit imprim\u00e9 deux cartes AD8495, et deux connecteurs femelles pour thermocouple, disponibles ici <\/a>(fig. 4)<\/p>\n\n\n\n

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Figure 4 : A droite un circuit imprim\u00e9 vierge, \u00e0 gauche le m\u00eame circuit \u00e9quip\u00e9 avec les connecteurs et les cartes Adafruit AD8495.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
T\u00e9l\u00e9chargement du dossier KICAD 6 du circuit imprim\u00e9 EGT
<\/a><\/div>\n\n\n\n

Aliment\u00e9e en 5 volts, la plage de temp\u00e9rature de la carte Adafruit s’\u00e9tend de -250\u00b0C \u00e0 +750\u00b0C, ce qui est insuffisant puisque la temp\u00e9rature maximale autoris\u00e9e pour les EGT du Rotax 912 est de 880\u00b0C. La plage de temp\u00e9rature mesurable par le circuit AD8495 peut en fait s’\u00e9tendre de 0\u00b0C \u00e0 1000\u00b0C. Une modification de la carte Adafruit est donc n\u00e9cessaire. Le but est de supprimer l’offset qui est introduit sur cette carte au niveau de la broche REF de l’AD8495, via un r\u00e9gulateur shunt TLVH431 et une r\u00e9sistance de 1k. Le but de cet offset \u00e9tait de permettre la mesure de temp\u00e9ratures n\u00e9gatives qui ne nous concerne pas. Une fois le r\u00e9gulateur et la r\u00e9sistance \u00f4t\u00e9s, la broche REF doit ensuite \u00eatre reli\u00e9e \u00e0 la masse, voir la figure 5 ci-dessous. Compte tenu de la petite taille des composants mont\u00e9s en surface, un moyen de grossissement optique est n\u00e9cessaire, loupes binoculaires (mini x3.5) ou st\u00e9r\u00e9o-microscope (max x10).<\/p>\n\n\n

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Figure 5 : Modification de la carte AD8495. Il faut \u00f4ter la r\u00e9sistance de 1k et le r\u00e9gulateur, puis remplacer ce dernier par un fil reliant REF \u00e0 GND.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Les cartes Adafruit \u00e9tant aliment\u00e9es en 5 volts, on recueille sur leur broche OUT une tension proportionnelle \u00e0 la temp\u00e9rature du thermocouple, comprise entre 0 et 5 volts, \u00e0 raison de 5 mV par degr\u00e9 C. Il convient de ramener la plage de sortie de 0 \u00e0 5V \u00e0 une plage de 0 \u00e0 3.3V avant de connecter cette tension sur une broche analogique de la carte Teensy 4.1 utilis\u00e9e dans notre EMS. L’\u00e9tage d’entr\u00e9e EGT de l’EMS est visible sur la figure 6 ci-dessous.<\/p>\n\n\n

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Figure 6 : Etage d’entr\u00e9e EGT de l’EMS.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Cet \u00e9tage d’entr\u00e9e comprend deux amplificateurs op\u00e9rationnels (AOp) TLV271. Le premier (U5), aliment\u00e9 en 5 volts (comme le signal de sortie des AD8495) est mont\u00e9 en suiveur, recopiant exactement la tension d’entr\u00e9e sur sa broche de sortie. Il permet l’adaptation \u00e0 l’imp\u00e9dance de sortie de l’AD8495, sa propre imp\u00e9dance de sortie quasi nulle permet d’alimenter le pont de r\u00e9sistance R5-R6 sans risque de chute de tension li\u00e9e au pont. Les valeurs de R5 et R6 sont choisies pour ramener une tension de 5 volts \u00e0 3.3 volts : <\/p>\n\n\n\n

5 volts x R6\/(R5+R6)=3.3 volts. <\/p>\n\n\n\n

Le deuxi\u00e8me AOp (U3) est aliment\u00e9 en 3.3 volts, il est \u00e9galement mont\u00e9 en suiveur sur le m\u00eame principe. Son imp\u00e9dance d’entr\u00e9e quasi infinie permet de ne pas influer sur la tension de sortie du pont, et son imp\u00e9dance de sortie quasi nulle alimente la broche analogique du microcontr\u00f4leur, en la prot\u00e9geant de tout risque de tension sup\u00e9rieure \u00e0 3.3 volts.<\/p>\n\n\n\n

Le code qui permet de calculer la valeur EGT en degr\u00e9s C sur une carte Teensy 4.1 est le suivant, il s’agit d’un extrait de notre programme d’EMS :<\/p>\n\n\n\n

#define pinEGT3 A17\nfloat EGT3;\n\nvoid setup() {\n pinMode(pinEGT3, INPUT_DISABLE);\n}\n\nvoid loop() {\n  \/\/ .......\n int analogValue = analogRead(pinEGT3);\n EGT3 = (analogValue*5\/1023.0)\/0.005;\n  \/\/ ........\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n
La sortie de l’AOp U3 est reli\u00e9e \u00e0 la broche analogique A17 de la Teensy 4.1. Dans le setup, on indique explicitement que cette broche ne doit pas recevoir de signal digital. La lecture par analogRead() de A17 est tr\u00e8s classique, le r\u00e9sultat est une valeur sur 10 bits, comprise entre 0 et 1023. Cette valeur est d’abord ramen\u00e9e \u00e0 une tension comprise entre 0 et 5 volts (comme la sortie de l’AD8495), puis cette tension est divis\u00e9e par 5 mV pour obtenir la valeur de la temp\u00e9rature. On rappelle qu’en sortie d’AD8495, 5 mV correspondent \u00e0 1\u00b0C.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
(EGT, page mise \u00e0 jour par Benjamin le 29\/09\/2022) La temp\u00e9rature des gaz d’\u00e9chappement (ou EGT, pour Exhaust Gaz Temperature) est un des nombreux param\u00e8tres qu’il est possible de prendre en compte pour la surveillance du fonctionnement d’un moteur d’avion. Cette temp\u00e9rature est corr\u00e9l\u00e9e au rapport air-essence du m\u00e9lange qui est introduit dans les cylindres. … Continuer la lecture de « La mesure de temp\u00e9rature des gaz d’\u00e9chappement (EGT) »<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"","meta":{"om_disable_all_campaigns":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"class_list":["post-1911","page","type-page","status-publish","hentry"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1911","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1911"}],"version-history":[{"count":38,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1911\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5022,"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1911\/revisions\/5022"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/avionicsduino.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1911"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}