Matériel de Levage et Manutention


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Treuils électriques : Guide complet des systèmes manuels aux systèmes entièrement automatisés 1

Figure 1 : Treuil manuel

Un treuil manuel est un dispositif mécanique utilisé sur les yachts pour enrouler ou dérouler les cordages, communément appelés « écoutes » ou « drisses ». Il est indispensable pour régler les voiles en fonction du vent. Un treuil manuel se compose généralement de :

  • Un tambour autour duquel la corde est enroulée.
  • Une manivelle est utilisée pour appliquer la force au treuil.
  • La partie de base, contenant l’arbre et l’engrenage , est généralement montée sur le pont du yacht.

Nombre de joints d’étanchéité : Selon le yacht et le type de treuil, un treuil manuel peut comporter plusieurs couches de joints d’étanchéité (généralement deux ou trois) pour le protéger de l’eau, de la poussière et de la corrosion saline, assurant ainsi sa durabilité.

Nombre de marins : La manœuvre d’un treuil manuel requiert au moins deux marins : l’un pour tirer sur la corde et l’autre pour actionner la manivelle. Plus le yacht est grand, plus le nombre de marins nécessaires pour manœuvrer les différents treuil est important.

Comment fonctionne un treuil manuel ?

  1. Fixation du câble : La corde est enroulée autour du tambour du treuil.
  2. Actionner la manivelle : Un marin tourne la manivelle pour enrouler la corde, augmentant ainsi la tension des voiles. Le mécanisme interne transforme le couple mécanique produit par le marin en un couple plus important pour tirer sur les voiles.
  3. Relâchement de la tension : Lorsque la voile doit être ajustée ou desserrée, la poignée est dévissée lentement.

Les treuil manuels exigent de la force physique et une bonne coordination entre les membres d’équipage, ce qui les rend pénibles à utiliser, surtout sur les grands yachts à plusieurs voiles. L’utilisation d’un treuil électrique permet à une seule personne de le manœuvrer, contrairement au treuil manuel qui demande plus d’efforts et parfois plusieurs personnes.

Treuils électriques

L’invention des treuils électriques a été motivée par l’évolution des besoins du transport maritime moderne. Avec l’augmentation de la taille et de la sophistication des navires, la manutention manuelle des équipements est devenue moins pratique. Voici les principales raisons pour lesquelles les treuils électriques sont devenus indispensables aux navires d’aujourd’hui.

1. Des navires plus grands avec des équipages plus petits

Autrefois, les grands voiliers nécessitaient des équipages nombreux pour manœuvrer manuellement les voiles, le gréement et l’ancre. Avec les progrès de la technologie navale, le nombre de voiles nécessaires a diminué, mais les navires modernes exigeaient toujours une gestion efficace des équipements lourds. Parallèlement, le nombre de membres d’équipage a diminué. Il est alors apparu nécessaire de développer des solutions mécaniques, comme les treuils électriques, qui ont permis à des équipages réduits de manœuvrer plus facilement les grands navires .

2. Des opérations plus rapides et plus efficaces

Les navires doivent souvent s’adapter rapidement, que ce soit pour accoster, mouiller ou changer de voiles en fonction du vent ou des conditions météorologiques. Effectuer ces tâches manuellement demande du temps et de l’énergie. Les treuils électriques permettent d’opérer plus rapidement et avec une plus grande précision. Ces treuils sont couramment utilisés pour :

  • Lever et abaisser les ancres.
  • Réglage des voiles.
  • Manutention des cargaisons et des amarres (treuils de chargement).

En automatisant ces tâches, les treuils électriques aident les navires à gagner du temps et à améliorer leur efficacité et leur sécurité globales .

3. Manutention de charges plus lourdes

Les navires modernes, notamment les cargos , transportent des charges bien plus lourdes que les navires plus anciens. Il s’agit notamment des ancres, de la cargaison et des amarres, autant d’éléments trop lourds pour être manœuvrés manuellement. Les treuils électriques facilitent le levage et le déplacement de ces charges importantes , ce qui les rend indispensables pour la manutention sûre et efficace des cargaisons et des équipements volumineux.

4. Amélioration de la sécurité

Manœuvrer des cordages, des chaînes et des voiles lourdes sur un navire en mouvement peut s’avérer dangereux. L’utilisation de méthodes manuelles accroît les risques d’accidents et de blessures. Les treuils électriques réduisent non seulement la pénibilité du travail , mais permettent également aux marins de travailler dans des positions plus sûres. Ceci a considérablement amélioré la sécurité à bord des navires modernes , notamment par mauvais temps.

5. Progrès technologiques

Les navires modernes sont équipés de technologies de pointe, notamment de systèmes d’alimentation électrique pour l’éclairage, la navigation et les communications. L’ajout de treuils électriques s’est donc imposé naturellement. Ces treuils s’intègrent parfaitement aux autres systèmes de bord, automatisant ainsi les opérations et réduisant le recours à l’intervention manuelle.

Composition d’un treuil électrique

Un treuil électrique se compose des éléments suivants :

  1. Moteur électrique : Le moteur alimente le treuil, effectuant les travaux de levage lourds qui nécessiteraient autrement la force musculaire.
  2. Mécanisme de freinage : Un système de freinage automatique, électrique ou manuel, empêche le treuil de se détendre trop rapidement, assurant ainsi la sécurité en maintenant fermement la corde lorsque cela est nécessaire.
  3. Tambour : Conçu avec un motif de surface spécial pour améliorer la force d’enroulement du câble, ce dernier s’enroule autour de ce tambour, à la manière d’un treuil manuel.
  4. Engrenage : Le système d’engrenages joue un rôle crucial dans la transmission et la multiplication du couple moteur au tambour. Un réducteur est généralement utilisé pour augmenter la force de traction tout en réduisant la vitesse de rotation. Ceci permet au moteur de fonctionner efficacement, même sous fortes charges, en convertissant une rotation rapide en un mouvement plus lent et plus puissant au niveau du tambour.
  5. Manivelle : La manivelle d’un treuil électrique joue principalement un rôle de sécurité, permettant au treuil de fonctionner même en cas de coupure ou de défaillance de l’alimentation électrique. Elle est généralement reliée au moteur ou aux engrenages et convertit l’énergie de rotation en mouvement mécanique pour le tambour, comme sur les treuils manuels. Sur certains treuils, elle permet une manœuvre manuelle (à l’aide d’une manivelle) lorsque le moteur électrique n’est pas utilisé ou en cas de panne de ce dernier. C’est pourquoi un capteur de sécurité spécifique doit être installé sur la manivelle afin d’éviter le fonctionnement du moteur pendant l’utilisation manuelle du treuil. 
  6. Capteur de sécurité de manivelle (en option) : Informe le système si la manivelle manuelle est en place afin de prévenir les risques pour l’opérateur travaillant manuellement avec le treuil pendant cette période.

Schéma fonctionnel d’un système de treuil électrique

Voici un schéma fonctionnel simple d’un système de treuil électrique pour illustrer sa composition :

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Figure 2 : Schéma fonctionnel d’un treuil électrique (à gauche) et du treuil réel de notre laboratoire (à droite)

Le fonctionnement d’un treuil électrique peut être expliqué comme suit :

  1. Alimentation du treuil : Lorsque le treuil est mis en marche, l’électricité provenant de la source d’alimentation (batterie ou autre réseau électrique embarqué) alimente le moteur électrique. Ce moteur assure le fonctionnement du treuil.
  2. Utilisation des boutons : Le marin appuie sur le bouton de rembobinage pour tirer la corde ou sur le bouton de déroulement pour la libérer.
  3. Le moteur entraîne le treuil : dès qu’il est alimenté, le moteur se met à tourner simultanément au relâchement du frein. Cette rotation est le mouvement essentiel qui permet au treuil d’enrouler ou de dérouler le câble/la corde.
  4. Génération du couple : Le moteur tourne et génère un couple. Cette force est utilisée pour faire tourner le tambour (le cylindre qui contient le câble). Le système est conçu pour que le treuil puisse supporter des charges importantes tout en se déplaçant relativement lentement, évitant ainsi toute surchauffe ou tout dommage.
  5. Enroulement et déroulement : La rotation du tambour entraîne l’enroulement du câble autour de celui-ci. L’objet relié au câble est ainsi tiré vers le treuil. Pour descendre ou libérer l’objet, le treuil fonctionne en sens inverse : le tambour tourne dans l’autre sens, ce qui permet au câble de se dérouler et de descendre la charge.
  6. Commande du mouvement : L’opérateur commande le déroulement (enroulement ou déroulement) du treuil à l’aide d’une télécommande ou d’un interrupteur. Cette commande permet de tirer un objet ou de le dérouler à la vitesse souhaitée.
  7. Réglage de la vitesse : Certains treuils électriques permettent à l’opérateur de régler la vitesse d’enroulement ou de déroulement en fonction de la tâche spécifique, comme par exemple le réglage précis de la position de la voile par vent fort.
  8. Arrêt et maintien : Lorsque le treuil cesse de recevoir un signal de mouvement (de l’opérateur), le tambour s’arrête de tourner. Un mécanisme de freinage s’enclenche automatiquement pour maintenir la charge en place, l’empêchant de glisser ou de reculer.

Ce processus automatisé permet de réduire le nombre de marins nécessaires et offre un contrôle plus précis qu’avec les treuils manuels, puisqu’un seul marin peut actionner simultanément plusieurs treuils en appuyant simplement sur les boutons ou en contrôlant des joysticks à distance.

Contrôleur de moteur et logique de commande d’un treuil électrique

Les systèmes de commande des treuils électriques sont équipés de contrôleurs de moteur qui gèrent la vitesse et le sens de rotation du moteur. Le contrôleur de moteur reçoit les commandes des boutons (enroulement ou déroulement) et les traduit en actions pour le moteur. Des périphériques supplémentaires sont nécessaires pour synchroniser les charges et permettre au système de commande de communiquer avec d’autres composants non directement connectés au couple moteur-contrôleur. Ces périphériques sont listés et expliqués ci-dessous.

Logique de commande du treuil

Le système de commande du treuil se compose des éléments suivants :

  1. Contrôleur (TREUIL) : Véritable cerveau du treuil électrique, il interprète les signaux des relais de commande et régule le fonctionnement du moteur. Il assure également le bon fonctionnement du treuil en gérant les fonctions de sécurité telles que le freinage et les entrées des capteurs.
  2. Relais : Utilisés pour coordonner différentes charges, commuter la tension de freinage et interagir avec les entrées et sorties des contrôleurs.
  3. Boutons de commande : Un treuil électrique comporte deux boutons principaux :
    • Rembobiner : Pour enrouler la corde et augmenter la tension de la voile.
    • Dérouler : Pour détendre la corde et réduire la tension.
    • Rembobinage/Démbobinage à distance : optionnel. Reproduit généralement les fonctions des boutons de rembobinage/démbobinage.
  4. Système de freinage : Le contrôleur du moteur interagit également avec le système de freinage pour éviter toute perte de contrôle du treuil lors de l’arrêt ou du réglage de la voile. Le frein est actif en permanence lorsque le moteur ne tourne pas.
  5. Boucle de rétroaction : Ce système étant avancé, une boucle de rétroaction provenant d’un capteur à effet Hall permet au contrôleur de moteur d’ajuster la vitesse pour un fonctionnement fluide et sûr. Cependant, dans notre système, le niveau de vitesse est fixé à pleine vitesse pour le rembobinage et à demi-vitesse pour le déroulement.

Logique de contrôle de TREUIL

Le système de commande du treuil TREUIL a été utilisé comme élément central pour la commande du moteur. Son schéma, accompagné de la liste des connecteurs utilisés, est fourni ci-dessous.

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Figure 3 : Vue de dessus du TREUIL (G) et l’unité réelle avec boîtier en plastique dans notre laboratoire (D)

Le contrôleur TREUIL possède différents types de ports et peut être personnalisé pour la plupart des applications liées à l’automatisation et à la commande de moteurs. Cependant, dans notre projet, nous n’avons utilisé que certains de ces connecteurs :

  1. J2 (Retour d’encodeur)
  2. J3 (Port d’E/S analogiques)
  3. J8 (Hacheur de frein actif)
  4. J9 (Désactivation du couple de sécurité (STO))
  5. Alimentation 48 V CC
  6. Connecteur d’alimentation du moteur

Les schémas et le sous-chapitre ci-dessous expliquent comment les connecteurs du TREUIL sont utilisés dans le circuit de commande du treuil. Ce chapitre détaille chaque port mentionné et l’explique individuellement, en s’appuyant sur le manuel d’utilisation et les schémas de câblage réels utilisés dans le projet.

J2 : Retour d’information du moteur

Il existe plusieurs types de capteurs de retour d’information, comme les codeurs incrémentaux ou absolus et les capteurs à effet Hall . Dans cette application, nous n’avons pas besoin d’un retour d’information précis sur la position du moteur, mais uniquement sur sa vitesse ; c’est pourquoi le capteur à effet Hall intégré au moteur a été utilisé comme capteur de retour d’information .

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Figure 4 : Câblage du capteur à effet Hall dans TREUIL

Câblage avec capteurs à effet Hall :

Grâce aux capteurs à effet Hall montés sur les moteurs BLDC ou PMSM, il est possible de contrôler le couple, la vitesse et la position des moteurs avec une précision relativement élevée. L’utilisation de capteurs à effet Hall requiert une configuration correcte et un étalonnage unique du système. Pour en savoir plus, veuillez consulter cette vidéo ou visiter notre site web . Comme illustré sur la figure ci-dessus, les sorties A, B et C des capteurs à effet Hall sont connectées aux entrées négatives des optocoupleurs, tandis que toutes les entrées positives de ces derniers sont connectées à l’alimentation isolée +5 V du TREUIL. Le capteur est alimenté en +5 V CC isolé par le TREUIL ; ses fils d’alimentation sont donc également connectés aux broches du connecteur J2. Pour plus d’informations sur le câblage des capteurs à effet Hall ou d’autres types d’encodeurs, veuillez consulter notre manuel d’utilisation . Le schéma de connexion du TREUIL au moteur du treuil équipé d’un capteur à effet Hall est fourni ci-dessous. Dans cette configuration, les fils A, B et C du TREUIL sont connectés au moteur après l’identification et l’étalonnage de ce dernier. Pour en savoir plus sur l’identification du moteur et l’étalonnage de l’encodeur,  . Le retour d’information du capteur à effet Hall est représenté ici par une simple flèche, car aucune modification n’a été apportée par rapport au schéma du manuel d’utilisation décrit dans le paragraphe précédent (J2 : Retour d’information du moteur).

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Figure 5 : Schémas de rétroaction du moteur

J3 : Port d’entrée/sortie analogique

Il s’agit du port analogique de SOLO. Il est utile lorsque SOLO est en « mode de commande analogique » et, grâce à lui, nous pouvons contrôler la vitesse ou le couple de notre moteur en envoyant des commandes analogiques à l’aide d’impulsions PWM de 0 à 10 V avec n’importe quelle fréquence supérieure à 5 kHz ou en envoyant des tensions analogiques pures de 0 à 10 V. Nous pouvons également les utiliser pour limiter le courant alimentant notre moteur de manière totalement analogique.

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Figure 6 : Broches J3. Port analogique du SOLO

Ce port est représenté par de nombreuses broches, notamment le capteur de température et le retour d’information de vitesse/couple ; cependant, dans cette application, nous n’en utilisons que quelques-unes. Les broches utilisées dans le boîtier de commande du treuil sont listées et expliquées ci-dessous :

  • S/T : Il s’agit de l’entrée permettant de contrôler la vitesse ou le couple du moteur connecté au TREUIL en fonction du mode sélectionné.
  • DIR+, DIR- : Ces broches numériques de contrôle de direction sont connectées à un optocoupleur, acceptant des niveaux de tension de 0 V ou 3,3 V/5 V/12 V. En fournissant chacune de ces valeurs, le moteur connecté au TREUIL tournera soit dans le sens horaire, soit dans le sens antihoraire, selon le schéma de connexion.
  • +12V-NISO : Il s’agit d’une sortie non isolée de 12 V/0,25 A destinée à alimenter des périphériques ou des contrôleurs externes avec une puissance de sortie maximale de 3 watts, généralement utilisée pour commander le sens de rotation et/ou la vitesse du moteur.
  • GND-NISO : Il s’agit de la masse non isolée ou du chemin de retour, autrement dit la référence d’entrée analogique 0V du TREUIL. Par conséquent, si nous voulons envoyer des commandes analogiques au SOLO, nous devons nous assurer que la masse de l’unité de commande (PLC, Arduino, Raspberry Pi) est partagée et connectée au SOLO à ce point.

Le schéma de câblage illustrant l’utilisation du port J3 dans ce projet est représenté par les schémas ci-dessous :

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Figure 7 : Schéma de commande des ports d’entrée et de sortie analogiques

 

Ce schéma peut être expliqué comme suit :

  1. Le TREUIL avec le connecteur J3 pour les signaux d’E/S , comme expliqué dans le paragraphe ci-dessus, est constamment alimenté par une alimentation embarquée de 48 V CC provenant de la batterie du bateau via un convertisseur CC/CC.
  2. Un ensemble de relais à deux groupes de contacts et une tension de bobine de 24 V CC est utilisé. Cette tension est fournie par un convertisseur CC/CC abaissant 48 V à 24 V, alimentant ainsi le frein moteur, les relais et des accessoires supplémentaires tels que la télécommande. La tension traverse un relais de sécurité, lui-même commandé par un capteur de sécurité à manivelle manuelle avec un contact à lames souples (décrit plus en détail ci-dessous).
  3. Boutons de rembobinage et de déroulement : Il s’agit de boutons dotés de contacts normalement ouverts (NO), reliés à des relais portant le même nom. Afin d’éviter toute activation simultanée, les boutons sont câblés via les contacts normalement fermés (NF) du relais opposé. Ainsi, le bouton de rembobinage est alimenté par le contact NF du relais de déroulement, et le bouton de déroulement par le contact NF du relais de rembobinage. Ce montage garantit que lorsqu’un relais est actif, l’autre ne peut pas être activé, son alimentation étant coupée. Ce dispositif de sécurité empêche l’appui simultané sur les deux boutons de commande.
  4. Compatibilité avec les télécommandes : Toute télécommande compatible peut être connectée au système via l’alimentation électrique du bateau. Cette télécommande reproduit sans fil les fonctions des boutons de commande, permettant ainsi de manœuvrer le treuil à distance du pont, où se trouvent les commandes principales.
  5. Circuit diviseur de tension pour la commande de vitesse moteur : Un simple circuit diviseur de tension est utilisé pour générer une tension de référence à mi-vitesse, permettant un fonctionnement plus lent du moteur lors du déroulement, et améliorant ainsi la précision et le contrôle. Le diviseur fonctionne comme suit : avec deux résistances identiques (ici 5 kΩ), l’une connectée à +12 V CC et l’autre à la masse (GND) de J3, le côté commun fournit la moitié de la tension principale, soit +6 V CC dans notre cas. Cette tension correspond à la moitié de la vitesse du moteur lorsqu’il est connecté à S/T.

La logique de commande assurée par les relais peut être expliquée comme suit :

 

  • DIR+ : Ce relais inverse le sens de rotation du moteur en fournissant +12 V CC à la broche DIR+ du connecteur J3. Lors du montage, la borne normalement ouverte (NO) est connectée à la broche DIR+ du TREUIL, tandis que la borne commune est reliée au +12 V CC du connecteur J3 du TREUIL. Lorsque le relais DIR+ est activé, ces fils se connectent et le moteur tourne dans l’autre sens.
  • Relais S/T : Ce relais commute les limites de vitesse du moteur du treuil. La borne normalement ouverte (NO) est connectée au +12 V CC de la broche J3 du TREUIL, tandis que la borne commune est connectée à la broche S/T. De plus, la borne normalement fermée (NC) est câblée à un diviseur de tension fournissant +6 V CC. Ces deux relais (DIR+ et S/T) permettent une vitesse maximale du moteur dans un sens et une vitesse réduite de moitié dans l’autre sens de rotation.
  • REMBOBINAGE : Ce relais assure la fonction de rembobinage. La borne NO est connectée au STO et au frein de treuil, la borne commune est reliée aux ports communs du relais de débobinage et la borne NC est connectée à la fonction de rembobinage de la télécommande.
  • DÉROULEMENT : Ce relais sert au déroulement du fil. La borne NO est reliée à la borne NO du relais de rembobinage, la borne commune à la borne commune du relais de rembobinage et la borne NC à la fonction de déroulement de la télécommande.

J8 : Hachoir de frein actif

Cette section présente un circuit de hacheur de freinage actif compact protégeant l’appareil des surtensions dues au retour de puissance du moteur vers le bus CC lors de la régénération. Le circuit dissipe l’excédent de puissance via une résistance de forte puissance connectée aux sorties BRO+ et BRO-. La tension d’activation est réglable de 61 V à 10 V grâce à une résistance externe connectée aux entrées BRA1 et BRA2. Par défaut, la tension d’activation est fixée à environ 61 V, mais elle peut être ajustée à l’aide de la formule fournie plus loin dans cette section. Lorsque la tension du bus CC dépasse le seuil d’activation, le circuit s’active en court-circuitant BRO+ et BRO-, permettant ainsi la dissipation de l’énergie excédentaire dans une résistance RC (minimum 27-33 Ω, 100 W) connectée comme indiqué dans le schéma de câblage ci-dessous. BRO+ : Sortie positive du hacheur de freinage ; BRO- : Sortie négative du hacheur de freinage

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Figure 8 : Schéma des broches du hacheur de frein actif

Câblage et configuration du hacheur de freinage actif :

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Figure 9 : Circuit de hachage de freinage actif

Des exemples de tensions d’activation sont présentés dans le tableau ci-dessous ; elles sont basées sur la tension nominale du bus CC, mais toute tension arbitraire jusqu’à 10 V peut être obtenue à l’aide d’une formule spécifique. Pour en savoir plus, veuillez vous référer au manuel d’utilisation .

La tension d’activation du frein doit toujours être supérieure à la tension nominale du bus CC appliquée au système afin d’éviter les dissipations de puissance inutiles sur la résistance « RC ». Il est toujours préférable de tester la tension d’activation en observant la LED « B1 » et de vérifier si elle s’allume à la valeur souhaitée avant de connecter le moteur au contrôleur.

58V
48V
36V
24V
12V
Tension d’activation du frein souhaitée (approximative)
61V
50V
40V
26V
14V
Valeur de résistance « RBA » [kΩ] (approximative)
∞(ouvert)
800
314
114
39

Tableau 1 : Exemples de sélection de la résistance « RBA » en fonction de la tension d’activation du frein souhaitée

Les valeurs de résistance pour « RBA » doivent être choisies au plus près des valeurs théoriques calculées afin d’obtenir la résolution la plus élevée possible dans l’activation du frein. 

Le schéma illustrant l’utilisation du hacheur de freinage actif avec le TREUIL est présenté ci-dessous.

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Figure 10 : Schéma du hacheur de freinage actif

J9 : Désactivation du couple de sécurité

Le système « Safe Torque Off » (STO) est une protection matérielle qui déconnecte le moteur de l’électronique en toute sécurité, entraînant son arrêt naturel. Il s’agit d’une fonction de sécurité interne du TREUIL. Le STO peut être mis en œuvre de plusieurs manières, notamment par la connexion à un relais externe utilisant une alimentation interne de +5 V non isolée et la masse (GND).

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Figure 11 : Câblage du STO vers un relais de sécurité externe utilisant une tension d’alimentation interne non isolée de +5 V

Comme illustré dans la figure ci-dessus, la tension interne non isolée de +5 V est utilisée pour le câblage des entrées STO. Le relais de sécurité peut être commandé par des dispositifs de commande externes, tels que d’autres relais, des boutons de sécurité ou des interrupteurs à bascule. Dans le schéma de commande du treuil, le STO est commandé par un autre relais, lui-même actionné par les relais de rembobinage et de déroulage, reliés aux boutons. Le schéma de câblage du STO dans le boîtier de commande du treuil est fourni ci-dessous :
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Figure 12 : Schéma du boîtier de commande du treuil Safe Torque Off (STO)

Les broches utilisées dans le schéma sont listées ci-dessous :

 

  • STO1+ : Entrée positive du canal 1 du STO (isolation optique)
  • STO1- : Entrée négative du canal 1 du STO (isolation optique)
  • STO2+ : Entrée positive du canal 2 du STO (isolation optique)
  • STO2- : Entrée négative du canal 2 du STO (isolation optique)
  • +5 V CC ISO : Alimentation externe non isolée +5 V/1 A
  • GND ISO : Masse non isolée de SOLO

Ce relais externe 24 V CC, appelé « STO », est commandé par d’autres relais, comme expliqué plus en détail ci-dessous. Il assure la connexion indépendante des bornes STO1- et STO2- à la masse isolée commune du TREUIL afin de garantir le bon fonctionnement du moteur, lequel ne peut être autorisé que lorsque le bouton de rembobinage ou de déroulement est enfoncé.

Pour en savoir plus sur STO, veuillez consulter notre site web ou le manuel d’utilisation de TREUIL .

Schéma de câblage complet

Le schéma de câblage complet du boîtier de commande du treuil est une combinaison des schémas d’exemple utilisés dans cet article pour expliquer la logique de commande. Des composants supplémentaires ont été intégrés pour compléter la structure et garantir la praticité, la fonctionnalité et la sécurité du boîtier. L’image du boîtier de commande est présentée ci-dessous.

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Figure 13 : Boîtier de commande réel dans notre laboratoire

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Figure 14 : Schéma de câblage complet du système de commande

  • Le contact de sécurité Reed doit être intégré à ce système comme élément de sécurité indispensable. Il doit être placé sur le connecteur de la manivelle du treuil afin de garantir sa déconnexion lorsque la manivelle est actionnée. Cette déconnexion désactive l’ensemble du système de commande en coupant l’alimentation de +24 V CC via le relais de sécurité.
  • Un autre élément supplémentaire du système est le relais de frein . Ce relais garantit que le frein est désactivé à chaque fois que le moteur du treuil est mis en marche. Le frein fonctionne comme un système normalement fermé, restant verrouillé tant qu’une tension de 24 V CC n’est pas appliquée à sa bobine. Le relais contrôle ce processus en fournissant la tension nécessaire au frein.
  • Le convertisseur CC/CC interne est représenté par un carré vert. Ce dispositif convertit la tension principale de 48 V CC, nécessaire au contrôleur de moteur, en 24 V CC, tension couramment utilisée en électronique industrielle.

Logique de fonctionnement du système

L’ensemble du système est commandé par les boutons situés sur le pont du bateau ou par un système de télécommande fonctionnant en parallèle avec ces boutons, comme expliqué ci-dessous :

  • Lorsque le système est en marche et que le contact Reed est en position active (indiquant que la manivelle manuelle n’est pas engagée avec le treuil), tous les relais sont prêts à fonctionner.
  • Si l’on appuie sur le bouton de rembobinage (ou son équivalent sur la télécommande), le relais de rembobinage s’active. Celui-ci envoie alors des signaux d’activation aux relais STO et de frein, permettant ainsi le démarrage du moteur.
  • Le relais DIR+ n’est pas actif dans ce cas, ce qui signifie que le moteur tourne dans son sens standard, tel qu’il a été calibré lors du processus d’étalonnage du moteur.
  • Le relais S/T n’est pas actif dans ce cas non plus, permettant au contact NC de fournir un +12VDC complet à sa broche S/T sur J3, correspondant à la vitesse maximale du moteur.
  • Lorsque le bouton de rembobinage (ou son équivalent sur la télécommande) est relâché, les signaux sont supprimés de ces relais et le système revient à sa position « Prêt ».
  • Si le bouton de dévidage (ou son équivalent sur la télécommande) est enfoncé, le relais de dévidage s’active. Celui-ci envoie des signaux d’activation aux relais STO, Frein, S/T et DIR+, permettant ainsi au moteur de démarrer dans le sens inverse avec une tension de +6 V CC appliquée à la broche de limitation de vitesse. Le moteur démarre alors sa rotation à la moitié de sa vitesse nominale.

Caractéristiques de sécurité du boîtier de commande du treuil

Les dispositifs de sécurité de ce boîtier de commande sont principalement conçus pour empêcher le déclenchement intempestif du moteur et garantir le bon fonctionnement du système lors de la manœuvre manuelle du treuil. Ces dispositifs sont expliqués dans le texte de cet article et sont également listés et résumés ci-dessous :  

  • Coupure de couple sécurisée : Fonction de sécurité interne du TREUIL permettant d’arrêter le moteur. Cette protection matérielle déconnecte le moteur de l’électronique, provoquant ainsi son arrêt naturel. Dans ce projet, la coupure de couple sécurisée est connectée à un relais commandé par le système.
  • Connexion inversée des boutons de rembobinage et de déroulement : afin d’éviter toute activation simultanée, les boutons sont câblés via les contacts normalement fermés (NF) du relais opposé. Ainsi, le bouton de rembobinage est alimenté par le contact NF du relais de déroulement, et le bouton de déroulement par le contact NF du relais de rembobinage. Ce montage garantit que lorsqu’un relais est actif, l’autre ne peut pas être activé, son alimentation étant coupée. Ce dispositif de sécurité empêche l’appui simultané sur les deux boutons de commande.
  • Contact de sécurité Reed : Placé dans le connecteur de la manivelle du treuil, il assure sa déconnexion lorsque la manivelle est en position. Cette déconnexion désactive l’ensemble du système de commande en coupant l’alimentation de +24 V CC via le relais de sécurité.
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Figure 15 : Boîtier de commande de treuil double dans notre laboratoire (G) et installé sur le bateau (D)

Conclusion

Les treuils ont évolué, passant de simples outils manuels à des systèmes automatisés sophistiqués, offrant un contrôle, une puissance et une polyvalence accrus pour diverses applications. Que ce soit pour le tout-terrain, la navigation ou l’industrie, comprendre les options et fonctionnalités disponibles vous aidera à choisir le treuil idéal. En conclusion, EUROLEV s’engage à accompagner ses clients de tous les secteurs grâce à son expertise en matière de contrôleurs de moteurs. Contactez-nous dès aujourd’hui pour nous faire part de vos besoins .  

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