Portunus un simulateur mécatronique

 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
Des ressources
pluritechnologiques
Portunus est un simulateur pluri-
technologique . On s’en rend immé-
diatement compte en observant tout
simplement la liste des répertoires de
composants disponibles : sources de
tension et de courant continues (mono
et triphasées), fonctions de temps
(rectangulaires, triangulaires, impul-
sionnelle, PWM…), composants pas-
sifs (linéaires, non linéaires, incluant
les charges mono et triphasées…) et
actifs (de la diode au transistor en
passant par les ALI, thyristors…),
interrupteurs et relais, blocs fonc-
tionnels (additionneurs, dérivateurs,
échantillonneur bloqueur, gain, G(s)
et G(z)…), caractéristiques (table 2D,
fonction exponentielle…), machines
d’état, toutes les machines électriques
(MCC, triphasée synchrone et asyn-
chrone, moteur pas-à-pas, trans-
formateurs), dispositifs de mesure
(voltmètre, wattmètre, FFT…) et enfin
charges mécaniques, incluant capteurs
de position et de vitesse.
Outre ces fonctions nouvelles et très
performantes, Portunus dispose éga-
Au début de l’ère de la micro-informatique, les simulateurs se classaient
dans des familles bien fixées, électronique analogique (Spice…), numérique
(Orcad, Protel…) ou de puissance (Circuit…). Puis ces familles se sont rejointes,
et aujourd’hui tous ces logiciels permettent de simuler aussi bien des circuits
de l’un de ces domaines que d’un autre et même de mixer l’analogique
avec le numérique et la puissance.
Par contre, à ma connaissance, aucun logiciel n’était vraiment orienté
mécatronique, partant du simple composant analogique, passif (condensateur,
résistance…) ou actif (diode, ampli linéaire, IGBT…), et aboutissant
à la machine tournante et à sa charge. Or, nous devons aujourd’hui travailler
sur des systèmes pluritechnologiques… Alors, l’arrivée de Portunus,
qui vient combler ce vide, est vraiment la bienvenue.
 Des choix
pluritechnologiques
Portunus : un simulateur
mécatronique (première partie)
MICHEL OURY [1]
mots-clés
contrôle
et métrologie,
électronique,
logique,
postbac
currences de composants obtenus à
partir des modèles inclus dans les
bibliothèques.
Prenons l’exemple d’un redresseur
monophasé double alternance. Sa
construction nécessite une source de
tension sinusoïdale monophasée. Pour
en disposer, il faut placer sur la page
de schéma une source de tension et
une fonction sinus.
Dans Portunus, les sources peuvent
servir à des simulations dans trois
domaines indépendants, le domaine
continu DC (vision des grandeurs phy-
siques à un instant t), le domaine fré-
quentiel AC et le domaine temporel.
Celui qui nous intéresse étant le
domaine temporel, nous avons donc
besoin d’une source de tension et
d’une fonction mathématique sinus,
que vous allez importer par glisser-
déposer, respectivement de la biblio-
thèque des sources et de celle des
fonctions de temps.
lement d’un module de bibliothèques
Spice et d’un autre pour les tests
thermiques  .
Une conception classique
Un schéma se met au point très clas-
siquement, par glisser-déposer d’oc-
 Des modèles Spice  Une bibliothèque
thermique
[] Professeur agrégé de génie électrique au
lycée Jean-Perrin de Saint-Ouen-l’Aumône (95).
Courriel : [e-mail]

 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
Il nous faut maintenant définir
comme fonction de temps de notre
source de tension la sortie (OUT)
de la fonction sinus. Pour ce faire,
cliquez avec le bouton droit sur la
fonction sinus afin d’atteindre ses pro-
priétés . Plusieurs cases à cocher
permettent de sélectionner les gran-
deurs que l’on souhaite voir appa-
raître à l’écran lors d’un survol du
pointeur sur la fonction sinus, ainsi
que la sortie OUT choisie et le nom de
cette fonction, par exemple SINE1 sur
l’écran . L’onglet Parameter permet
de définir l’amplitude crête, la phase
à l’origine, la fréquence et l’offset de
cette fonction.
Une fois tout cela fait, ouvrez de
la même façon, par un clic droit, les
propriétés de la source de tension,
et indiquez simplement que son para-
mètre temporel (TR) est la sortie de
la fonction sinus précédente, c’est-à-
dire SINE1.OUT .
Il ne nous reste plus qu’à placer
les diodes et la charge RC (avec R
= 100 W et C = 100 mF), puis à les
lier par des fils (wires), comme dans
tous les autres logiciels de simulation
analogique.
La diode est disponible dans le
répertoire des semi-conducteurs de la
 Les caractéristiques
 La source de tension est liée à la sortie de la fonction sinus
 La dénition des paramètres de la fonction sinus
 La recherche d’une caractéristique dans la liste

 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
bibliothèque Portunus, et, comme à la
source de tension, il faut lui adjoindre
un modèle (ce qui sera l’occasion de
rappeler aux élèves ce que peut être
le modèle d’une diode). On a le choix,
au rayon des caractéristiques de la
bibliothèque, entre une caractéris-
tique linéarisée, une autre exponen-
tielle et une dernière permettant de
définir une fonction quelconque f(x)
issue d’un tableau de points .
Si l’on choisit l’approximation
linéaire par partie, en plaçant sur le
schéma son icône, il reste à établir le
lien entre la diode et son modèle.
Un clic droit sur la diode permet
d’atteindre ses propriétés. Puis,
en plaçant le curseur dans la zone
de saisie de la caractéristique, on
peut d’un nouveau clic droit ouvrir
une liste de choix parmi lesquels on
retrouve bien sûr la caractéristique
linéaire . Cette dernière peut être
ajustée selon les besoins en fixant la
tension de seuil, la résistance dyna-
mique et la résistance de la diode à
l’état bloqué .
Lorsque tous vos composants
sont placés, n’oubliez surtout pas le
potentiel de référence (ground), qui
se trouve dans la barre des icônes
ainsi que dans le menu Modelling.
Les valeurs des composants passifs
R et C sont tout simplement données
dans la fenêtre de leurs propriétés (à
laquelle on accède par un clic droit
sur le composant).
Nous aboutissons alors à l’écran .
Un très bon tutoriel animé, en anglais,
est disponible pour rappeler tous les
principes essentiels à la conception
d’un schéma.
La préparation de
la simulation
La simulation se lance alors simple-
ment en définissant les courbes que
l’on souhaite voir à l’écran, soit en
cliquant sur l’icône du tracé soit par
le menu Modelling, puis OffSheet Dis-
play. Deux modes de tracé de courbes
existent en effet, le mode On Sheet
(sur la feuille) et le mode OffSheet
(en dehors de la feuille). Dans le pre-
mier, le tracé se fera sur la feuille de
schéma, dans le second au-dessus du
schéma. Ce choix fait, il faut définir
 Le choix de la caractéristique linéaire
 La dénition des paramètres de la caractéristique
 Le schéma terminé

 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
 T E C H N O L O G I E    A v r i l 2 0 0 7 A v r i l 2 0 0 7 T E C H N O L O G I E    
les courbes à tracer : une fois le cur-
seur dans la zone de saisie, un clic
droit puis « Browse Values » et un clic
sur le bouton Add ajoutent la courbe
tension ou courant dans la fenêtre
de tracé.
Lorsque l’on choisit un compo-
sant, E1 par exemple, on accède aux
diverses grandeurs physiques qui le
concernent (tension V, courant I…) en
cliquant sur le signe « + » qui permet
d’ouvrir les valeurs physiques dispo-
nibles, comme sur l’écran .
Une fois ces grandeurs choisies, il
ne reste plus qu’à lancer la simulation
en cliquant sur l’icône TR (réponse
en fonction du temps) dans la barre
des icônes. Le tracé se fait alors au-
dessus du schéma. Les courbes sont
clairement identifiées par différentes
couleurs .
Le fonctionnement est parfait, les
composants très simples à paramé-
trer. Il est possible de copier l’image
du tracé dans le presse-papier pour
l’insérer dans un document ou l’impri-
mer, mais il n’y a pas de fonction Impri-
mer dans Portunus, ce qui est pour le
moment son seul (léger) défaut.
Ce logiciel, nouveau dans la gamme,
dispose d’une interface graphique
très soignée. Mais, ce qui le distingue
vraiment des autres, outre les diverses
caractéristiques que nous venons de
voir, c’est l’existence des machines
d’état et des machines tournantes avec
leurs charges, que nous présenterons
dans un prochain article. 
 Le choix des grandeurs physiques associées aux composants
 Le résultat : un tracé très propre
Comment se
procurer le logiciel ?
Portunus est distribué par :
Cedrat
15, chemin de Malacher, Inovallée
38246 Meylan Cedex
Tél. : [phone]
Fax : [phone]
Courriel : [email protected]
Site :
www.cedrat.com
On peut consulter la présentation
de Portunus à cette adresse :
http://www.cedrat.com/software/
portunus/pdf/Portunus_info_leaflet.pdf