Garder un œil sur l'électronique

Quand il y a du courant électrique, il y a toujours des impulsions électromagnétiques. Elles peuvent avoir un effet extrêmement perturbateur, par exemple sur les nombreux appareils électroniques qui nous entourent. C'est pour cette raison que les constructeurs automobiles doivent entre autres contrôler la compatibilité électromagnétique (CEM) de leurs produits. En outre, les véhicules eux-mêmes sont équipés de nombreux équipements électroniques sensibles et sont testés dans des laboratoires de CEM spécialisés. Les conditions qui y règnent sont désagréables pour l'homme. Des systèmes de caméra sont utilisés pour garder un œil sur tout pendant les essais. Spécialisé dans de tels systèmes, mk-messtechnik utilise des moteurs Faulhaber dans les têtes pivotantes qui garantissent un positionnement exact des modules commandés à distance.
« Tout a commencé lorsque la radio n'était plus le seul dispositif installé dans le véhicule », se souvient Martin Kull, fondateur et directeur général de mk-messtechnik. « Le nombre d'appareils électroniques a constamment augmenté au fil du temps, de l'ABS à la navigation en passant par les airbags et la téléphonie mobile. » Les systèmes individuels ne doivent pas se perturber mutuellement, ni nuire à d'autres systèmes en dehors du véhicule. De plus, ils doivent être aussi insensibles que possible aux impulsions venant de l'extérieur. Déjà pendant ses études à l'université de Stuttgart, l'ingénieur en électronique effectuait des mesures dans le laboratoire d'essai de Daimler. Certaines ondes électromagnétiques générées dans de tels laboratoires sont extrêmement puissantes et bien supérieures aux valeurs limites applicables. C'est pourquoi les chambres des laboratoires sont fermées hermétiquement pendant les essais. Ce qui se passe à l'intérieur ne peut être observé qu'à l'aide de caméras. « C'est à ce moment-là que les premières demandes de fabrication de dispositifs de surveillance à cette fin sont apparues. Cependant, la demande était de moins de 100 caméras par an et les plus grandes entreprises se sont donc retirées de ce marché de niche. » déclare Martin Kull. L’ingénieur y a vu sa chance et a fondé en 2006 sa propre entreprise avec sa femme. Au début, le couple faisait tout lui-même, même en 2008, quand un constructeur automobile américain a commandé un système doté de 20 caméras. « Nous avons soudé et assemblé chaque composant de nos propres mains et étions très fiers de fournir une entreprise mondiale », se rappelle le fondateur. La demande a augmenté, et avec elle, l'entreprise. L'année 2010 a été marquée par le recrutement du premier employé supplémentaire ; aujourd'hui, ils sont plus de 60 car les systèmes de caméra fabriqués par mk-messtechnik de Notzingen près de Stuttgart sont utilisés par presque tous les constructeurs automobiles pour les essais de CEM.

Boîtier de siège ou montage mural

Les caméras peuvent être montées au mur de façon permanente ou fixées sur différents trépieds. mk-messtechnik propose également un boîtier de siège, placé sur le siège du conducteur et pouvant accueillir jusqu'à six caméras. Il permet de surveiller l'ensemble du tableau de bord, tous les affichages et les éléments de commande du véhicule à l'intérieur de la cabine. La tendance à l'électromobilité est un développement positif pour mk-messtechnik car la compatibilité électromagnétique dans le cas des véhicules électriques joue un rôle encore plus important que pour les véhicules à moteur à combustion. En outre, l'électronique utilisée dans les trains, les avions et les bateaux doit également être soumise aux essais de CEM.
Martin Kull est issu d'une famille souabe à l'esprit inventif. « Mon passe-temps est le modélisme. D'aussi loin que je me souvienne, j'ai toujours été fasciné par tout ce qui se déplace sur terre, sur l'eau ou dans les airs. Bien que mon domaine d'expertise soit l'ingénierie électrique, les aspects mécaniques m'ont toujours très intéressé. » mk-messtechnik profite également de ce double talent pour le développement des produits : « À partir de 2008, nous avons commencé à recevoir de plus en plus de demandes pour des caméras à montage mural avec télécommande. Les fondements de la solution optimale en termes de taille, de poids et de commande se sont établis à ce moment-là. »
M. Kull vise un maximum de fonctionnalité avec un minimum de matériel, de logiciels, mais aussi d'efforts de développement. Par exemple, il s'appuie sur des pièces standard courantes comme les tubes en aluminium anodisé que mk-messtechnik utilise comme boîtiers. Ce qui semble simple est en fait une solution sur mesure née d'une interaction bien équilibrée entre différents composants : « Lors de la conception du circuit imprimé, par exemple, il est également important de tenir compte du boîtier afin d'éviter la nécessité d'effectuer des ajustements ultérieurs. »
 

Programmes, télécommande et infrarouge

Les travaux d'assemblage complexes ne font pas peur à l'entreprise de Notzingen qui monte elle-même les composants nécessaires sur le circuit imprimé. « Nous assemblons parfois plus d'une centaine de circuits imprimés différents par semaine, explique M. Kull. Les temps de préparation et de rééquipement deviennent alors un facteur décisif. Les logiciels courants ne nous permettaient pas d'atteindre une vitesse acceptable. Nous avons donc développé notre propre programme de traitement des données pour les automates d'équipement. Cela nous a permis de réduire le délai de préparation pour chaque circuit imprimé de plusieurs minutes à environ cinq secondes. »
Pour simplifier les processus pendant l'essai de CEM, des caméras pivotantes avec télécommande ont été ajoutées à la gamme de produits. À l'origine, elles étaient destinées au montage mural uniquement. Cependant, la demande d'une variante ajustable pour les systèmes mobiles a très vite augmenté. « Nous avons donc dû nous pencher sur la question de la stabilité mécanique sous une perspective totalement différente. Nos systèmes sont extrêmement robustes, mais si un support avec un adaptateur de caméra de 800 grammes tombe ou si cet adaptateur est tourné trop brutalement, le matériel risque de subir des dommages. Nous avons résolu ce problème par une sorte d'accouplement à friction. »
Les caméras de mk-messtechnik surveillent non seulement l'électronique du véhicule, mais aussi les caractéristiques thermiques. La caméra infrarouge opto-LWIR a été développée à cet effet. Les champs électromagnétiques générés pendant les essais créent un certain risque d'incendie. Les champs extrêmement puissants peuvent provoquer la surchauffe des objets testés ou de certaines parties du système. Une autre source de chaleur est ajoutée lors des tests des véhicules électriques, comme l'explique M. Kull : « Sur le banc d'essai, les véhicules électriques rechargent leurs batteries par récupération. Si les batteries sont entièrement chargées, les freins du véhicule sont activés. Les freins peuvent surchauffer et, dans le pire des cas, ils peuvent même commencer à brûler. L'installation d'un banc d'essai se chiffre à plus de dix millions d'euros. Les prototypes qui y sont testés ont une valeur inestimable. La surveillance à l'aide de caméras infrarouges permet de protéger ces investissements par une intervention rapide. » Pour le développement de cette caméra, mk-messtechnik a été nommé pour le Prix de l'innovation 2019 de l'arrondissement d'Esslingen.

Des micromoteurs pour un alignement précis

Pour garantir un positionnement précis des caméras, mk-messtechnik utilise des entraînements de Faulhaber. « Nous avons expérimenté des servomoteurs et des moteurs utilisés en modélisme, mais ils n'étaient pas suffisamment précis ni robustes. Chez Faulhaber, nous avons trouvé les moteurs appropriés.
Dans la tête pivotante/inclinable qui positionne la caméra, deux micromoteurs C.C. de la série 1516 … SR à commutation par métaux précieux sont utilisés en association avec un réducteur à étages de la série 15/8 et avec un rapport de transmission de 900:1. « Au début, nous avons essayé une transmission de 500:1, mais c'était trop rapide ; bien que la tête pivotante tourne plus lentement avec le rapport 900:1, celle-ci peut déplacer des poids plus importants et possède également un blindage électrique optimal. » Le haut niveau d'efficacité était une autre raison de choisir l'entraînement car l'énergie nécessaire au pivotement est fournie par les batteries des caméras. À l'exception du module de caméra en lui-même et des entraînements, qui sont externalisés, l'entreprise mk-messtechnik développe et fabrique elle-même l'ensemble du système au profit de ses clients, comme le souligne Martin Kull : « Lorsque les tâches deviennent complexes ou que des modifications individuelles sont nécessaires, le fait de développer et de fabriquer nous-mêmes les produits nous permet de réagir de manière extrêmement flexible. Pour nous, rien n'est impossible, du moins dans les limites de la physique. »