Mesurer correctement les courants électriques dans l'installation de réception – Atelier 2

Lors du dernier atelier, nous vous avons familiarisé avec l'utilisation de base du multimètre numérique (DMM). Vous avez ainsi découvert la tension électrique, exprimée en volts, qui constitue la première grandeur de mesure importante dans les systèmes électriques. Grâce à quelques exercices pratiques, nous avons établi un lien avec notre sport, l'aéromodélisme. Nous espérons que vous avez tout compris et que nous pourrons donc rapidement aborder une autre grandeur importante, le courant électrique (mesuré en ampères), et comprendre son importance pour notre avionique au cours de quelques exercices pratiques supplémentaires en laboratoire. Pour cela, vous aurez à nouveau besoin de notre multimètre numérique (DMM) et d’un câble spécial, très simple à fabriquer.

Fabriquez un câble adaptateur comme indiqué sur la figure 1. Pour cela, vous aurez besoin d'un câble de rallonge pour servomoteur ainsi que, pour plus de simplicité, d'un câble de charge de batterie muni d'une fiche banane à une extrémité. Nous disposons désormais d'un câble adaptateur qui peut être intégré à un circuit électrique via les fiches bananes à l'aide d'un multimètre numérique (DMM).

C'est là que la différence essentielle par rapport à la mesure de tension apparaît clairement. Les tensions se mesurent directement au niveau des bornes de l'objet à mesurer. Pour mesurer les courants, en revanche, il faut interrompre le circuit à un endroit quelconque et y insérer le multimètre numérique. Grâce à cette insertion et au choix approprié de la plage de mesure de courant sur le multimètre, ce circuit est à nouveau correctement fermé à l'intérieur du multimètre. Il est nécessaire que la plage de mesure choisie soit dans un rapport raisonnable avec la valeur de courant attendue. Nous le soulignerons à chaque fois lors des exercices de laboratoire suivants.

Dans cet exercice, nous nous intéressons à la consommation électrique d'un système de réception type comprenant un récepteur et un servo. Comme le montre la figure 2, notre câble adaptateur est branché en dérivation immédiatement après la batterie d'alimentation. Cela signifie que le courant traverse également le multimètre numérique (DMM) raccordé via les fiches bananes et peut ainsi être mesuré. Une condition préalable importante pour une mesure précise du courant est que le résultat ne soit pas faussé par l'instrument de mesure inséré en série. Il ne doit pas

aucune énergie, ou tout au plus une quantité négligeable, n'est détournée pour la mesure. C'est exactement ce que fait le multimètre numérique (DMM) lorsque l'on sélectionne l'une des plages de courant. Sa résistance interne est pratiquement nulle, comme dans le cas d'un court-circuit. Plus la plage de courant sélectionnée est élevée, plus la résistance interne est faible et négligeable. Si vous avez réglé par inadvertance le multimètre numérique sur une plage de tension, vous constaterez que votre appareil de réception ou votre charge connecté(e) ne fonctionne pas, car le multimètre numérique est passé à une résistance interne aussi élevée que possible. Si vous souhaitez en savoir plus sur le fonctionnement interne d’un multimètre numérique moderne typique, vous pouvez consulter notre blog (blog.innoflyer.ch) sous la rubrique « Inside DMM ».

Remarque importante : ne jamais effectuer de mesure de tension sur une plage de courant sélectionnée par erreur sur le multimètre numérique ! Cela entraînerait un COURT-CIRCUIT dans l'alimentation électrique, avec toutes les conséquences indésirables que cela implique. En général, les plages de courant du multimètre numérique sont certes

protégées par un fusible, mais un court-circuit peut toujours entraîner des dommages secondaires imprévus

Sélectionnez la plage de mesure 200 mA. Mettez l'appareil sous tension. Mesurez le courant de repos de l'installation. Celui-ci devrait être d'environ 50 mA. Mais en réalité, nos modèles seront tout sauf au repos. Actionnez les servomoteurs à l'aide du manche de l'émetteur ou, avec délicatesse, à la main en tirant sur le bras du servomoteur (attention à ne pas surcharger les engrenages !). Vous constaterez une variation importante du courant en fonction de la charge. C’est là que l’on comprend pourquoi la connaissance des courants dans les systèmes électriques est si importante. Passez alors à une plage de mesure supérieure, généralement la plage 10 A sur les multimètres numériques simples. Cela nécessite généralement de changer de position sur le multimètre numérique. Si vous possédez un servomoteur numérique moderne de taille standard 20 × 40 mm, vous constaterez qu’il est tout à fait possible d’atteindre 2 A par servomoteur.

« Qui mesure, mesure n'importe quoi ! »

Malheureusement, dans la pratique, les choses s’avèrent souvent un peu plus compliquées qu’on ne le pensait au départ. La méthode de mesure du courant que nous venons d’évoquer et de mettre en pratique (mesure de la valeur moyenne) n’est correcte et donc pertinente que s’il s’agit de courants continus aussi purs que possible. Si l’on ne mesure que le récepteur seul, cela s’applique. Sa consommation moyenne de courant est toujours à peu près la même. Cela s’appliquerait également aux servos à l’état non chargé. Mais en réalité, les servos ont pour fonction de suivre rapidement et précisément les commandes des manettes de l’émetteur, ainsi que de compenser et de maintenir des forces de gouvernail en constante évolution. Ceci est rendu possible par une variation proportionnelle du courant du servo en fonction de la force mécanique requise par les gouvernes, les leviers, le plateau cyclique, etc. Ces forces sont contrôlées par l'électronique intégrée au servo, et c'est précisément cette électronique qui vient contrecarrer notre principe de base…

Un calcul qui semblait si simple au départ. En effet, le courant dans le servo actif est en mouvement constant et rapide (modulation PWM). La mesure du courant continu utilisée auparavant doit donc être remplacée par une mesure de la valeur efficace (RMS, Root Mean Square, valeur quadratique moyenne), car l’erreur de mesure potentielle peut être considérable. Avec les servomoteurs numériques modernes, une erreur pouvant atteindre +100 % voire plus est possible pour une charge partielle supposée d’environ 50 %. Il convient de faire preuve d’une prudence particulière lors du dimensionnement ou de l’évaluation des servomoteurs, de la batterie, du BEC et d’autres composants de la télécommande fonctionnant avec des courants très variables. Malheureusement, les spécifications de la plupart des composants sont si incomplètes à cet égard qu’en cas de doute, seule une mesure fiable réalisée dans des conditions de fonctionnement aussi proches que possible de la réalité permet d’obtenir une certitude.

D'une manière générale, on peut dire que la valeur efficace du courant détermine dans quelle mesure l'appareil concerné s'échauffe. Plus

ce courant est élevé, plus la dissipation de puissance sous forme de chaleur est importante. C'est d'ailleurs là que trouvent leur véritable origine de nombreux problèmes et débats. Donc : dès à présent, mesurons correctement ; la « mesure de la valeur efficace » est la solution miracle.

La méthode de mesure suivante nous permet de mesurer correctement :

Procurez-vous un multimètre numérique (DMM) permettant de sélectionner la plage « Courant RMS », souvent désignée de manière quelque peu trompeuse par « TrueRMS ». Les exigences relatives à cette mesure de la valeur efficace sont assez élevées, ce qui implique qu’il doit s’agir d’un appareil de mesure professionnel de très bonne qualité, et donc assez coûteux. Si vous envisagez d’acheter un multimètre compatible RMS adapté à notre domaine d’application, vous devriez trouver les caractéristiques suivantes dans les spécifications (sinon, passez votre chemin !) : une plage de fréquences allant du courant continu à 250 kHz et un facteur de crête de 4 ou supérieur. Une alternative tout à fait abordable est proposée par notre adaptateur de mesure Innoflyer

adaptateur de mesure A2-RCS2RMS, qui peut être utilisé avec un multimètre numérique (DMM) bon marché doté d’une plage de tension continue de 200 mV. La mesure en laboratoire suivante, illustrée à la figure 3, a été réalisée à l’aide de cet adaptateur. À des fins de comparaison directe, nous avons branché un DMM sans adaptateur RMS dans le circuit. Nous avons actionné manuellement le servomoteur numérique connecté de manière à obtenir un courant efficace d’environ 1 ampère (RMS). La figure 3 montre la différence remarquablement importante entre les deux mesures.

Vous êtes désormais en mesure de mesurer vos propres composants afin d'en savoir plus sur leur performance. N'hésitez pas à partager vos résultats objectifs avec vos collègues et à en discuter.

Lors du prochain atelier, nous aborderons plus en détail l'importance pratique de la mesure et de l'évaluation des courants électriques dans nos systèmes de propulsion. Nous avons également publié un article consacré à cet atelier sur notre blog, à l'adresse blog.innoflyer.ch.

Tout le matériel nécessaire pour reproduire cet atelier chez vous, dans votre atelier, est disponible dans les magasins spécialisés en modélisme bien achalandés ou sur www.innoflyer.ch.

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