Tout ce que vous devriez savoir depuis longtemps sur l'avionique de votre modèle réduit d'avion

$$U = R \cdot I$$

Fig. 1 : Loi d'Ohm.

Comme dans le dernier article, nous avons cette fois encore besoin d'un multimètre numérique (DMM). Comme nous l’avons montré dans le numéro 1/09, la plupart des multimètres numériques ne sont malheureusement pas adaptés, à eux seuls, à la mesure de courants supérieurs à 10 A. Pour mesurer les courants bien plus importants présents dans le système d’entraînement, nous avons donc besoin d’un accessoire supplémentaire : le shunt.

Le shunt est le nom donné à une résistance précise de faible impédance (souvent de l'ordre du m $\Omega$ -Be-

reich). Celui-ci nous permet de mesurer sans difficulté des courants allant jusqu'à 100 A, voire plus. Et ce, toujours en association avec un simple multimètre numérique. Le principe de base utilisé lors de l'utilisation d'un shunt pour déterminer le courant est la loi d'Ohm (figure 1). Celle-ci décrit la relation entre le courant, la tension et la résistance. Si l'on note la loi d'Ohm de manière légèrement différente, comme le montre la figure 2, on obtient une expression directe du courant I. Concrètement, cela signifie qu'en mesurant la tension U au niveau d'un

$$I = \frac{U}{R}$$

Fig. 2 : Loi d'Ohm, réécrite en fonction du courant I.

À partir d'une résistance R connue, on peut calculer le courant I inconnu qui la traverse. En d'autres termes : laissons le courant du système d'entraînement circuler à travers notre shunt et mesurons la tension au niveau du

Conseils et astuces :
ne jamais enrouler le shunt ni le plier de quelque manière que ce soit. Le shunt doit toujours être disposé sous forme de conducteur droit.
Évitez les longueurs supérieures à 10 cm. Si le fil calculé est trop long, choisissez une section plus petite ou réduisez la valeur de résistance souhaitée.
La prudence est de mise lorsque la puissance dissipée dépasse 3 W. Le shunt chauffera rapidement.

Votre shunt :

Fig. 3 : Notre calculateur de shunt. Il permet de calculer rapidement et facilement les paramètres nécessaires à la fabrication d'un shunt.

Un shunt : cela nous permet ensuite de déterminer la quantité de courant qui a traversé ce shunt. Et voilà, nous connaissons désormais l'intensité du courant dans notre système d'entraînement.

Vous pouvez bien sûr le fabriquer vous-même. Nous le réalisons nous-mêmes à l'aide de fil électrique. Sur www.blog.innoflyer.ch, vous pouvez télécharger un « calculateur de shunt » qui vous aidera, même sans grandes connaissances, à calculer un shunt à votre goût (figure 3). Nous utilisons

utilisons du fil de cuivre d’installation d’une section de 1,5 mm². Ce type de fil est disponible dans tous les magasins de bricolage. Notre shunt doit présenter au final une résistance de 1 m $\Omega$. Cette résistance dépend de la longueur du fil et de la section utilisée. À l’aide de notre calculateur de shunt, nous avons déterminé une longueur de 8,4 cm. Coupez le fil d’installation à cette longueur et équipez-le, comme le montre la figure 4, de votre système de connecteurs (celui utilisé sur la batterie et le régulateur) et du câble de mesure de tension (nous avons utilisé un câble de charge). Nous sommes désormais prêts à mesurer le courant. Pour ceux qui ne sont pas très à l'aise avec le fer à souder, notre adaptateur de mesure de courant Innoflyer A1-PWR60 constitue une alternative économique à la fabrication maison.

La figure 5 illustre un montage de mesure type avec le shunt fabriqué soi-même. Le shunt est simplement connecté en série entre la batterie et le régulateur (afin que le courant du système d'entraînement passe par celui-ci

). Ensuite, on mesure la tension au niveau du shunt à l’aide du multimètre numérique (DMM) réglé sur la plage de mesure 200 mV CC pendant le fonctionnement. La valeur de tension affichée par le multimètre numérique en mV correspond alors directement au courant réel en A (cela ne vaut que si le shunt est de 1 m$\Omega$ et que le multimètre numérique est réglé sur la plage de mesure en mV). Notre shunt artisanal, malgré sa simplicité, a aussi ses limites. Ainsi, sa valeur ohmique dépend fortement de la température. Si sa température augmente de 50 °C, la résistance varie de près de 20 %. La mesure du courant est donc erronée de ce pourcentage. C’est pourquoi il faut toujours effectuer des mesures brèves, afin que le shunt ne s’échauffe pas trop par rapport à la température ambiante. Notre adaptateur de mesure de courant Innoflyer A1-PWR60 ne présente pas ces problèmes. Il offre une grande précision sur une large plage de températures. Comme alternative au shunt, on trouve également dans les magasins spécialisés des pinces-ampèremétriques. Celles-ci sont toutefois nettement plus chères que la solution présentée ici et ne fournissent pas de résultats de mesure plus précis.

Le mode de calcul de Strommes dont nous venons de parler et que nous mettons en pratique

n'est correcte et pertinente que s'il s'agit de courants continus. Or, avec nos régulateurs de moteur à découpage modernes, cela ne s'applique qu'à un seul point de fonctionnement : à pleine charge. Dans ce cas, le régulateur est commandé à près de 100 %, et le courant qui circule de la batterie vers le régulateur est pratiquement un courant continu. Les résultats obtenus à l’aide du shunt (ou d’une pince ampèremétrique) sont donc précis et pertinents. Mais si nous nous situons dans la plage de charge partielle, cela ne s’applique plus. La forme exacte du courant dépend alors du moteur utilisé (inductance) ainsi que du régulateur lui-même (fréquence de commutation, capacités d’entrée, schéma de commutation). Plus le courant à mesurer s'écarte d'un courant continu, plus l'erreur de mesure est importante lorsque l'on utilise la méthode de mesure évoquée ci-dessus. Il ne s'agit pas seulement de quelques pour cent. Il faut s'attendre à des erreurs pouvant atteindre 100 %. De plus, nous mesurerons toujours un courant trop faible : ainsi, si le courant réel est de 30 A, nous ne mesurerons que 15 A avec une erreur de mesure de 100 % ! Un tel résultat est inutilisable. Pour éviter cela, nous devons, dans la plage de charge partielle, comme nous l’avons déjà vu dans le dernier…

Lors de cet atelier, nous allons effectuer une mesure de la valeur efficace (RMS, Root Mean Square). Vous trouverez plus d’informations sur la valeur efficace et sa définition sur notre blog à l’adresse www.blog.innoflyer.ch. En respectant les précautions suivantes, nous obtiendrons toujours des mesures correctes, même en charge partielle (et bien sûr également à pleine charge).

Procurez-vous un multimètre numérique (DMM) doté d’une sélection de plage « Tension RMS », souvent désignée de manière quelque peu trompeuse par « TrueRMS ». Les exigences relatives à cette fonction de 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’en acheter un, vous devez trouver les indications suivantes dans les spécifications de l’appareil (sinon, passez votre chemin) : une plage de fréquences allant du courant continu à 250 kHz et un facteur de crête de 4 ou plus. Ces exigences s’appliquent d’ailleurs également à une pince ampèremétrique destinée à mesurer des courants en charge partielle. Équipé d’un appareil de cette qualité, vous pourrez alors mesurer sans souci les courants, de la charge partielle à la pleine charge, à l’aide de la méthode de mesure par shunt décrite plus haut. Une option tout à fait économique est proposée par notre Innoflyer-

Adaptateur de mesure de courant A1-PWR2RMS. Il s'agit d'un shunt qui, équipé d'une électronique supplémentaire adaptée, permet d'effectuer des mesures précises de la valeur efficace à l'aide d'un multimètre numérique (DMM) bon marché. La figure 6 montre le montage de mesure avec cet adaptateur et un simple DMM dans la plage de charge partielle. À des fins de comparaison directe, un multimètre numérique de même conception, équipé de notre shunt fabriqué maison, a également été intégré au circuit. Les deux résultats présentent une différence remarquablement importante ! À l’avenir, veillez donc à distinguer si vous effectuez une mesure à pleine charge ou à charge partielle, et choisissez la variante de mesure appropriée en conséquence.

Grâce à ces notions de base, vous êtes désormais en mesure d’effectuer une mesure de courant de manière simple, rapide et surtout pertinente. Cela vous permettra de mener des expériences intéressantes, par exemple lors du réglage de l’hélice. Partagez les connaissances acquises avec vos collègues et continuez ainsi à optimiser vos modèles.

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