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La régulation 0-10 V (ou 1-10 V) pour les nuls
#1
Chose promise, chose due je lance un thread sur ce sujet pour partager mes découvertes, avec l'espoir que filou59 l'épinglera en haut lieu.

Il existe de nombreux appareils qui se commandent en 0/1-10 V : luminaires, variateurs de vitesse, pompe, servomoteur, actionneur de vanne, etc. Il existe aussi des appareils qui émettent un signal 0-10V pour indiquer leur valeur, notamment tout un tas de capteurs analogiques.

L'idée générale est simple : c'est ce qu'on peut appeler de la commande proportionnelle analogique. Ça remonte probablement à une époque où les commandes numériques n’existaient pas (ou étaient réservées à la NASA).
Si j'ai une grandeur qui peut prendre une continuité de valeur entre 2 valeurs extrêmes, valeurs qu'on qualifiera arbitrairement par un pourcentage, 0 % et 100 % correspondant aux valeurs extrêmes, appliquer une tension continue comprise entre 0 V et 10 V permettra d'indiquer cette valeur. 0 V correspondra à 0 %, 10 V à 100 % avec une interpolation entre les deux qu'on peut imaginer linéaire, autrement dit, pour du 0-10V : position en % = 10 × tension en V.
En, 1-10 V ce sera similaire sauf que 1 V correspond à l'état 0 %. J'imagine que ça a été fait pour éviter l'imprécision croissante quand la tension approche de 0. Je vous passe la formule d'interpolation, ça n'a aucune intérêt ici.

Comme c'est analogique, c'est aussi précis qu'on veut, avec évidemment une limite résultant des défauts des composants impliqués. C'est également continu dans le temps : c'est à dire que la valeur peut être transmise et varier en permanence.

Partant de là, le schéma est simple : si on veut qu'un appareil A transmette une valeur à une appareil B, on les relie avec 2 fils.
  • L'appareil A appliquera entre ces deux fils une tension continue U comprise entre 0 (ou 1) et 10 V, correspondant à la valeur à transmettre.
  • L'appareil B, en « mesurant » cette tension entre les deux fils en déduira la valeur qu'on lui a transmise, et se comportera en conséquence.
Là où ça se complique, c'est qu'il y a (au moins) 2 façons de faire :

Génération de courant (Current Sourcing en anglais)
Dans ce cas l'émetteur A est un générateur continu stabilisé en tension (variable selon l'information à transmettre) et B est une charge.
L'émetteur A va appliquer la tension qu'il souhaite en s'adaptant à la charge du récepteur B pour compenser la consommation de courant de celle-ci.
Évidemment, la charge peut être composée de plusieurs appareils (montés en parallèle entre nos deux fils) et le générateur, comme tout bon générateur de tension, se débrouillera pour maintenir sa tension entre les deux fils.
Il est évidemment nécessaire quel a résistance de la charge (le ou les récepteurs) soient la plus faible possible pour éviter de débiter trop courant, ce qui ferait chuter la tension le long de la ligne si elle est longue

Il existe de appareils KNX pour jouer le rôle de l'émetteur dans ce mode de fonctionnement-là. On les appellera plutôt des sorties analogiques 0-10 V (analog actuator), puisqu'elles fabriquent de la tension. Exemple : ABB AA/Ax.1.2, MDT AIO-0x10V.01, Schneider/Merten 682291, Jung 2204.01 REG A, Gira 1022 00,  Berker 75514001…
À noter que ces appareils, savent souvent faire du 0-10V ou du 1-10V (voire aussi du 0-20 mA ou du 4-20 mA, mais c'est une autre sujet).

Il existe aussi des appareils KNX pour jouer le rôle de récepteur dans ce mode de fonctionnement-là. On les appellera des entrées analogique 0-10 V (analog input). Exemple ABB AE/S4.2, MDT AIO-0210V.01 ou AIO-0410V.01, Scheider/Merten 682191, Jung 2214 REG A…
Souvent ces appareils aussi savent mesurer du 0-10V ou du 1-10V, mais aussi du 0-20 mA ou du 4-20 mA)


Consommation de courant (Current Sinking en anglais)
Là, c'est le contraire, c'est le récepteur B qui un générateur et c'est un générateur continu stabilisé en courant. L'émetteur A est une charge (résistance) variable.
Pour autant, le transmission doit quand même se faire de A vers B. Pour ce faire, A faire va faire varier sa propre résistance pour imposer une tension sur la ligne, et B n'aura qu'à mesurer cette tension pour savoir ce que A voulait lui indiquer.
Si on met plusieurs récepteurs en parallèle, ça marche aussi car, certes, les courants vont s'additionner pour traverser A, mais ce n'est pas gênant, car A va diminuer sa résistance en conséquence jusqu'à toujours obtenir à ses bornes la tension qu'il vise.
Et c'est là que ce système devient intéressant : si on a une multitude de récepteurs en parallèle, chacun va apporter son courant de contribution, sans aucune limite (si ce n'est la section des conducteurs, car le courant au niveau de A sera de plus en plus intense).
Alors que dans le cas d'un émetteur générateur, à force d'ajouter des charges, il se trouvera forcément un moment incertain où (comme toute alimentation asservie en tension) il n'arrivera plus à suivre et verra sa tension s'effondrer.

C'est cette façon de faire qui est implémentée pour le contrôle analogique d'éclairage variable, notamment les ballasts électroniques. Évidemment ce système est en train d'être détrôné par le DALI (système numérique qui permet d'ailleurs la réutilisation des lignes utilisées pour le signal 1-10V), mais il subsiste encore une très large offre d'appareils de commande en KNX. Ils se présentent généralement comme des variateurs d'éclairage (dimmer) avec sortie 1-10 V. Ils sont presque toujours couplés avec un contact tout ou rien (relais, qui permet de ne plus alimenter du tout les luminaires lorsque le niveau est à 0% = OFF).
D'ailleurs, j'ai cru comprendre que ce standard est systématiquement en 1-10V (mais je ne suis pas sûr).

Quelques exemples : ABB LR/S x.16.1, Gira 2224 00, MDT AKD-0410V.02… il y en a plein d'autres...


Reste à évoquer la compatibilité entre les deux systèmes :
  • On peut accommoder un émetteur du système à consommation du courant avec un récepteur du système à génération de courant. Par contre, puisque les deux sont des charges, il faut ajouter une alimentation quelque part sur la ligne. J'ai essayé et ça marché. L'émetteur ajuste sa résistance pour obtenir la tension qu'il vise, et le récepteur la mesure bien...
  • L'inverse me semble plutôt hasardeux (mais pas impossible), car il y aura en parallèle un (ou plusieurs) générateur(s) de courant et un générateur de tension...
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Messages dans ce sujet
La régulation 0-10 V (ou 1-10 V) pour les nuls - par Dibou - 15/11/2020, 17:14:52

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