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RÉSUMÉ
Cet article décrit les principes, les fonctions, les technologies de construction des modulateurs électropneumatiques de puissance (souvent nommés composants pneumatiques proportionnels). En outre, il définit les caractéristiques fonctionnelles et décrit les méthodes expérimentales pour les obtenir. Deux exemples donnent une illustration des applications industrielles potentielles de tels composants.
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Daniel HUBERT : Ingénieur CNAM, Responsable Recherche et Développement chez Asco Joucomatic - Chargé de cours à l'UTC et à l'Université Marne la Vallée
INTRODUCTION
Retenus pour leur robustesse, leur vitesse d'exécution, leur facilité d'installation et de maintenance, leur faible coût, les actionneurs et distributeurs pneumatiques (cf. [BM 6 111]) occupent une large place dans les automatismes séquentiels et combinatoires (cf. [BM 6 112]) du milieu industriel manufacturier.
L'augmentation toujours croissante des performances souhaitées, du développement avancé de l'électronique numérique et de puissance et de l'élaboration de lois de commande robuste a entraîné, durant la dernière décennie, le développement de systèmes électropneumatiques à commande continue, dits « technologie pneumatique proportionnelle » et, en particulier, le développement et la commercialisation de modulateurs électropneumatiques de puissance.
Cet article s'inscrit dans ce contexte, ces nouveaux composants «proportionnels» sont ici présentés dans leur principe, dans leur technologie de construction, puis dans leurs caractéristiques fonctionnelles. À titre d'exemples, nous étudions deux applications industrielles en décrivant très succinctement les systèmes électropneumatiques dans leur globalité. Ce dossier, volontairement limité aux modulateurs de puissance électropneumatique et à deux applications typiques, n'expose pas les méthodologies d'élaboration et de traitement des lois de commande qui peuvent être trouvées dans les ouvrages cités en bibliographie.
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3. Caractéristiques d'un modulateur électro- pneumatique de puissance
3.1 Lois d'écoulement des fluides compressibles
Un modulateur électropneumatique de puissance contrôle les transferts d'énergie de gaz au travers de la commande d'orifices de section variable.
Pour les fluides compressibles, le débit massique traversant chaque section de passage est fonction des pressions régnant en amont et en aval de la section considérée. La norme ISO 6358-1989 propose une approximation mathématique des lois d'écoulement à travers une restriction fixe utilisant deux paramètres :
-
la conductance sonique C, exprimée en m3 · s –1 · Pa–1, image de la section de passage effective du composant déterminée en régime sonique ;
-
le rapport de pression critique b, délimitant les régimes d'écoulement sonique et subsonique.
Selon les expressions suivantes :
En régime sonique, soit
:
En régime subsonique, soit p 2/p 1 > b :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Transmission de puissance pneumatique. Introduction. - [BM 6 110] (2007).
-
(2) - Transmission de puissance pneumatique. Composants. - [BM 6 111] (2008).
-
(3) - HUBERT (D.) - Transmission de puissance pneumatique. Automatismes séquentiels et combinatoires. - [BM 6 112] Base Fonctions et composants mécaniques (2008).
-
(4) - HERNIARD (J.-M.) - Automatisation pneumatique. Actionneurs linéaires : vérins. - [B 6 100] Base Fonctions et composants mécaniques (1995).
Références
FAISANDIER (J.) et coll - Mécanismes hydrauliques et pneumatiques. - 9e édition, Dunod, ISBN 2 10 049948 3.
SCAVARDA (S.) - Les asservissements électropneumatiques de position. - Collection « technologies de pointe », Hermès, ISBN 2-86601-180-5, Paris (1989).
ThèsesYE (N.) - Contribution à la préhension robotisée pour la saisie d'objets fragiles et/ou fortement déformables. Modélisation et commande d'un préhenseur électropneumatique instrumenté. - Laboratoire d'Automatique Industrielle, INSA, Lyon, 93ISAL 0015 (1993).
SESMAT (S.) - Modélisation, simulation et commande d'une servovalve électropneumatique. - Laboratoire d'Automatique Industrielle, INSA, Lyon, 96ISAL0019 (1996).
OLABY (O.) - Robotique pour l'apprentissage des gestes médicaux, mise en œuvre de séquences d'accouchement automatisées - . Laboratoire Ampère, INSA, Lyon, ISAL0082 (2006).
RICHARD (E.) - De la commande linéaire et non linéaire en position des système électropneumatiques. - Laboratoire d'Automatique Industrielle, INSA, Lyon, 90ISAL0010 (1990).
HAUT DE PAGE
ISO 6358 (10-89), Transmissions pneumatiques ; éléments traversés par un fluide compressible. Détermination des caractéristiques de débit
ISO 8778 (07-03), Transmissions...
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