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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 aucun 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 et qu'elles ne sont pas toujours très clairement indiquées :

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 que la résistance de la charge (i.e. le ou les récepteurs) soit la plus forte possible pour éviter de débiter trop courant, ce qui ferait chuter la tension le long de la ligne si elle est longue.

Il existe des 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 un 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 est un générateur et c'est un générateur continu stabilisé en courant (évidemment limité, pour éviter ici aussi des chutes de tensions en ligne). 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 pourrait finir par atteindre des valeurs élevée...).
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 deuxième 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 qui se présentent 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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#2
Bonjour,

super article :-)

J'aimerai piloter un foyer à gaz.
Ceci est possible cf schéma ci-dessous.

A la lecture du post je pense qu'il faut utiliser un module à consommation de courant.
Par contre je vois que ces modules ont des sorties uniquement en 1-10V, alors que je dois avoir une tension entre 0-3V max.
Autant je vois comment faire avec un pont diviseur de tension pour avoir max 3V mais pour avoir les valeurs entre 0-1V je ne sais pas faire :-)

Auriez vous une idée ?


.pdf   0-3V.pdf (Taille : 169,21 Ko / Téléchargements : 6)
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#3
(28/09/2022, 15:08:38)Knxnoob a écrit : Bonjour,

super article :-)

Merci Smile
Je ne me souvenais plus avoir écrit tout ça. J'en ai profité pour le relire et corriger des coquilles


(28/09/2022, 15:08:38)Knxnoob a écrit : A la lecture du post je pense qu'il faut utiliser un module à consommation de courant.
Par contre je vois que ces modules ont des sorties uniquement en 1-10V, alors que je dois avoir une tension entre 0-3V max.
Autant je vois comment faire avec un pont diviseur de tension pour avoir max 3V mais pour avoir les valeurs entre 0-1V je ne sais pas faire :-)

Je suis d'accord avec ton analyse (consommation de courant). Je pense que tu devrais sortir du champ des actionneurs KNX 0/1-10V pour aller vers des actionneurs KNX plutôt qualifiés d'« analogiques » (Analog Actuators). Il y a des fabricants d'actionneurs un peu exotiques (je pense en particulier à Elsner mais il doit y en avoir plein d'autres) qui font des produits totalement improbables.

Tiens ! je tombe sur un Datec 1630.02131/57100 qui fait du 0 - 10 V et dont le schéma laisse à penser qu'il lui faut une source de tension externe sur ses sorties. À valider quand même !
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#4
Merci pour tes retours, je vais voir le module dont tu parles mais cela me semble etre aussi un générateur de courant


Sinon pour continuer sur cette thématique il y a des infos synthétiques pas mal aussi ici

https://www.integratech.be/fr/integratec...-et-0-10v/

Par contre impossible de trouver du 0 / 1-10V en KNX
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