mardi 10 novembre 2020

Électronique : La commande MLI ou PWM

La Modulation de la Largeur des Impulsions d’un signal électrique permet de faire varier la puissance électrique de commande d’un récepteur avec un minimum de pertes.

MLI en français = Modulation de la Largeur des Impulsions.

PWM en anglais = Pulse Width Modulation.

En agroéquipement, le récepteur peut être un moteur électrique dont on fera varier le régime et le sens de rotation, une bobine de commande dont l’intensité du champ magnétique déterminera le degré d’ouverture d’une électrovanne.

Sur un engin agricole, un nombre important de commandes nécessitent une progressivité. C’est le cas des dispositifs dotés d’embrayages électrohydrauliques chargés d’actionner l’engagement de la prise de puissance, le passage des rapports sous charge ou l’inversion du sens de marche.

De manière à moduler la pression de pilotage d’un embrayage multidisques, il faut maîtriser le débit d’alimentation. Les électrovannes doivent être à ouverture variable, progressive, souvent déterminée par des capteurs de régime de rotation.

La valeur moyenne de la tension dont découle l’intensité est ajustée grâce au principe de la commande par modulation de la largeur des impulsions.

Grâce à un circuit électronique composé, par exemple, de transistors, il est possible d’alimenter le récepteur à pleine charge ou bien de le déconnecter. Si l’on pilote ce changement d’état très rapidement il est possible de déterminer une tension moyenne de sortie donc une intensité variable.

Le champ magnétique généré par une bobine est proportionnel à l’intensité du courant qui la traverse. Il est ainsi possible d’attirer plus ou moins le noyau d’une électrovanne et de déterminer précisément son degré d’ouverture.



© DR

Si par exemple le temps de fermeture vaut 75% de la période, le rapport cyclique α = 0,75. La tension moyenne sera de 14,5 volts* x 0,75 = 10,875 volts.

*14,5 volts (tension moteur tournant)

La période, dans un circuit à Modulation de la Largeur des Impulsions, est constituée du temps d’enclenchement durant lequel le circuit est fermé, et du temps de déclenchement durant lequel il est ouvert.

La fréquence est le nombre de périodes par unité de temps.



La puissance absorbée par le dispositif de commande est faible car les transistors travaillent en commutation. Lorsque les transistors sont saturés ils conduisent le courant et l’alimentation est permanente (Rc = 100%).

Quand les transistors sont bloqués le déclenchement est continu et le récepteur est non alimenté (Rc = 0%). Entre ces deux états, une infinité de rapports cycliques permettent de faire varier la tension moyenne de sortie.

Un signal à Modulation de la Largeur des Impulsions est de fréquence fixe et de rapport cyclique modifiable par le calculateur qui pilote le récepteur.

Si le rapport cyclique est nul, le récepteur est arrêté. S’il est à 100%, l’ouverture de l’électrovanne est maximale.

Si le rapport cyclique est égal à 50%, le signal vaut 1 la moitié du temps.

Lorsqu’en fonction du rapport cyclique, la tension moyenne augmente, l’intensité augmente proportionnellement à ce rapport.

Le champ magnétique produit par une bobine étant proportionnel à l’intensité du courant qui la traverse, il sera possible d’obtenir une proportionnalité entre l’ouverture du clapet de l’électrovanne et le rapport cyclique.



© d’après document Liebherr


Ce dispositif permet d’incliner le plateau d’une pompe ou d’un moteur hydraulique à débit variable. La commande hydraulique proportionnelle est pilotée au moyen d’un électroaimant dont l’intensité du champ magnétique dépend du signal MLI envoyé par le calculateur.

Lorsque la fréquence du temps d’alimentation du récepteur est suffisamment élevée, le moteur à courant continu ou bien l’électrovanne n’ont pas le temps de suivre les variations. La rotation du moteur n’est pas saccadée, il tourne à une fréquence qui correspond à la valeur moyenne du signal. Il en est de même pour une électrovanne qui laissera passer un débit proportionnel à l’intensité moyenne d’alimentation grâce à un degré d’ouverture stable.


© DR

Cette courbe est un exemple de pilotage d’une électrovanne de commande d’un embrayage multidisques. Après remplissage du vérin qui agit sur l’empilage de disques, la pente correspondant à l’augmentation du débit dépend souvent de la viscosité de l’huile (fonction de sa température) et de la différence de régime de rotation entre les arbres menant et récepteur.

Lorsque l’on analyse la commande d’un embrayage électrohydraulique multidisque de transmission semi-automatique, on peut constater que l’embrayage est alimenté pleine ouverture de l’électrovanne (à débit maximal) durant un court instant. Il correspond au remplissage du vérin jusqu’à la mise en contact des disques. La pression est ensuite modulée afin d’obtenir la progressivité souhaitée.

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