Gradateur

Présentation des gradateurs

Les gradateurs ont pour fonction d'augmenter ou de diminuer la valeur moyenne quadratique (RMS) de la tension d'une lampe, ce qui permet de faire varier la puissance moyenne délivrée à une source de lumière électrique et ainsi d'intensifier ou de réduire l'intensité de la lumière émise. Ces dispositifs, couramment installés dans le cadre domestique pour altérer subtilement l'ambiance du salon ou de la salle à manger, peuvent être utilisés avec un large éventail de technologies d'éclairage telles que les LED, les halogènes, les lampes à incandescence et les lampes fluorescentes compactes (CFL) à gradation.

Bien que de petits gradateurs soient largement utilisés à la maison (parfois avec une fonction de télécommande), les installations de plus grande taille, comme dans les cinémas, les théâtres et les systèmes d'éclairage architectural, sont généralement commandées par un équipement numérique tel que DALI (Digital Addressable Light Interface, interface numérique d'éclairage adressable) ou DMX (Digital Multiple X). Plus récemment, ces normes techniques ont été intégrées à des systèmes de commande par Ethernet.

Une utilisation plus spécifique des gradateurs hors du cadre domestique est le secteur artistique, où la commande sensible de l'éclairage constitue une part essentielle de la manipulation de l'ambiance proposée au public. Dans ce contexte, le vocabulaire technique décrivant les altérations de l'intensité d'un système d'éclairage utilise le terme « fades » : les gradateurs numériques utilisés pour commander ces systèmes produisent un « fade up » ou un « fade down », ce qui permet d'altérer l'intensité bien plus vite qu'avec des gradateurs à commande mécanique. Par exemple, on peut notamment citer les luminaires de salle dans les théâtres, qui sont souvent sollicités pour effectuer un « fade up » ou un « fade down » avec une grande rapidité.

L'ancienne technologie à base de résistance variable ou de rhéostat utilisée auparavant dans les gradateurs a cédé la place à des redresseurs commandés au silicium (SCR) qui dissipent considérablement moins de chaleur.

 

Historique

L'inventeur afro-américain Granville Woods, qui était aussi l'un des premiers ingénieurs afro-américains en génie mécanique et électrique, est considéré comme le père du premier « gradateur sécurisé » destiné au théâtre et inventé en 1890. Avant cette invention, les gradateurs étaient commandés manuellement au moyen de panneaux qui produisaient généralement une grande quantité de chaleur potentiellement dangereuse (les incendies n'étaient pas rares).

Entre 1950 et 1956, la technologie utilisée dans ces commutateurs a pris un nouveau tournant avec le développement du redresseur commandé au silicium (SCR), un dispositif semi-conducteur également connu sous le nom de thyristor. Ces composants, beaucoup plus efficaces que leurs prédécesseurs et moins dangereux car ils émettent beaucoup moins de chaleur, ont aussi rendu possible l'utilisation de systèmes de commande à distance analogiques. Toutefois, comme chaque gradateur nécessitait son propre câblage de commande, les grandes installations devaient faire passer un grand nombre de câbles entre le centre de commande de l'éclairage et les gradateurs.

Les systèmes d'éclairage de plus grande taille utilisent désormais des protocoles de commande numériques pour la fonction de gradation, comme expliqué ci-dessus.

 

Aspects techniques

Les thyristors sont encore utilisés aujourd'hui pour commander la fonction de gradation des circuits d'éclairage. Ils permettent une variation quasi-immédiate grâce à leur fonction de « commutation » : lorsque la demi-période du courant alternatif commence, le thyristor s'active à un instant variable.

Plus récemment (depuis 2004), une nouvelle génération de gradateurs à sinusoïde relativement légers a été développée. Ceux-ci incorporent des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) bon marché. Ils causent des interférences bien moindres et sont beaucoup plus légers que les thyristors.

Les installations d'éclairage de grande taille utilisent typiquement des systèmes télécommandés. Cependant, les systèmes à gradateur analogique continuent à nécessiter de nombreux câbles : chaque canal de gradation distinct doit disposer de son propre câble, et chaque câble transporte une tension allant de zéro à 10 Volts. Depuis les années 1970, des protocoles analogiques en série ont accompli des progrès réduisant cette difficulté en multiplexant plusieurs niveaux analogiques dans une série nécessitant un seul câble.

Cependant, ce sont les protocoles numériques (tels que le DMX512) qui ont été privilégiés pour la plupart des installations de grande taille depuis les années 1980, tandis que la plupart des signaux numériques sont aujourd'hui convertis directement en signaux de commande de gradateurs au moyen de microprocesseurs. La technologie récente peut envoyer aux contrôleurs d'éclairage un retour d'information de dépannage en cas de défaillance, et permettre une commande beaucoup plus précise des fades.

 

Utilisation des gradateurs

Bien qu'ils soient largement utilisés dans le cadre domestique pour créer des effets de lumière d'ambiance, les installations de grande taille tendent à rassembler les gradateurs dans des racks faciles d'accès. Dans les installations architecturales, telles que les effets d'illumination externe mettant en valeur la silhouette des bâtiments d'une ville, l'électricité de la commande de gradateur est transportée directement aux lampes par des parcours de câble permanents qui ne peuvent pas être altérés ultérieurement.

En particulier, les salles de cinéma et de théâtre nécessitent davantage de souplesse pour créer divers effets artistiques qu'avec ces systèmes utilisant un câblage inamovible. Dans ce cas, les circuits ne sont pas reliés directement aux gradateurs, mais à une « baie de brassage » capable de connecter les gradateurs à différents circuits. Toutefois, dans les salles modernes ou rénovées, les baies de brassage ont récemment cédé leur place à des configurations « patch dimmers » (gradateurs en baie) et « dimmer-per-circuit » (gradateur par circuit).

 

Différence entre le gradateur et les autres commutateurs rs

Bien qu'il existe de nombreux dispositifs permettant de faire varier les tensions, le terme gradateur est réservé à ceux qui altèrent spécifiquement le niveau de tension dans un circuit d'éclairage.