Modulation de largeur d’impulsion
M.L.I : Modulation de largeur d’impulsion (en français)
P.W.M : Pulse Width Modulation (en anglais)
Cette technique de modulation permet de faire varier la luminosité d’une led, faire varier la vitesse de rotation d’un moteur à courant continu, d’un moteur brushless, etc.
Application à la variation d’intensité lumineuse d’une LED
Pour faire varier la luminosité d’une LED, la solution évidente revient à sous alimenter la LED. Cela implique une alimentation à tension variable (du coup beaucoup moins évident technologiquement parlant !).
Il est plus simple d’utiliser une faiblesse de l’œil humain. Eh oui… je ne vais pas vous apprendre qu’un film n’est qu’une succession d’images (25 images par secondes en général). La persistance rétinienne de notre vue nous donne l’impression de voir réellement un film.
La persistance rétinienne est de l’ordre de 50 millisecondes (\(f=\frac{1}{T}=\frac{1}{50 \cdot 10^{-3}}=20 Hz\)) Cela veut dire que l’œil est capable de capturer 20 images par seconde. Au-dessus de ce seuil, il ne verra pas le clignotement des images, en dessous la succession d’images est perceptible.
On se sert de notre incapacité visuelle à capturer plus de 20 images par secondes. On va donc faire clignoter (allumer et éteindre) une LED à une fréquence supérieure à 20Hz.
Pour exemple la fréquence de modulation PWM d’une carte Arduino est de l’ordre de 976 Hz (soit dans le cas d’une LED, elle allumée et éteinte 976 fois pas seconde !).
Nota : en réalité la fréquence PWM par défaut sur un carte Arduino est de 976 Hz ou 490 Hz en fonction des sorties PWM choisies (cf. https://passionelectronique.fr/pwm-arduino/ pour explications complètes si besoin)
Ah oui, pas mal l’astuce…. mais je ne comprends toujours pas comment on fait pour faire varier la luminosité !?
Simple ! On va jouer sur le rapport cyclique (Duty cycle) de la tension d’alimentation.
Pour un rapport cyclique de 50%, la LED brille, on va dire deux fois moins.
Pour un rapport cyclique de 75%, la LED brille environ à 75% de son plein éclat.
Et vous avez compris, à 25%, la LED brille à environ 25% de son éclat.
Le rapport cyclique est variable de 0 à 100%. La période T du signal est toujours fixe, on ne « joue » que sur le rapport cyclique !
Variation de vitesse d’un moteur à courant continu, d’un moteur Brushless (ex : moteur de ventilateur de PC)
ok pour la persistance rétinienne… mais comment cela se passe t-il pour un moteur, il n’a pas de persistance rétienne lui !?
Effectivement mais c’est tout comme ! Les moteurs ont ce qu’on appelle des constantes de temps mécanique et électrique. La constante de temps mécanique est bien plus élevée que la constante de temps mécanique ainsi seule la constante mécanique sera considérée pour l’explication.
Pour illustrer, je vous propose de le faire sur un modèle de simulation (OpenModelica) en alimentant un moteur à courant continu par une tension carrée de rapport cyclique 50%.
Pour en savoir davantage sur la modélisation d’une machine à courant continue, c’est par ici !
PWM avec une carte Arduino
https://passionelectronique.fr/pwm-arduino/