Qu'est-ce qu'un servo variateur et comment ça marche

But et appareil

Le servomoteur est largement utilisé dans la robotique, la construction mécanique, l'automobile, l'automatisation des processus en production. Avec son aide, les manipulateurs sont actionnés, l'ouverture (complète ou incomplète) ou la fermeture (recouvrement) des volets est effectuée, dans la construction de machines-outils pour l'alimentation de l'outil de coupe et d'autres actionneurs.

Il s'agit d'un appareil composé d'un moteur électrique, d'une boîte de vitesses, d'un capteur de position (encodeur) ou d'une résistance et d'un contrôleur (appareil de commande).

En termes simples, il s'agit d'un entraînement électromécanique qui, par rétroaction interne, définit la position exacte de l'arbre du mécanisme en fonction des signaux de commande externes.

La figure montre une section de l'appareil:

Les servocommandes sont disponibles dans différentes capacités et à différentes fins: faible puissance à partir de 0,05 kW, utilisée dans l'automobile et la robotique, par exemple, sg90 et puissance significative de 15 kW. Ces derniers sont montés sur des manipulateurs industriels, des machines CNC, pour le contrôle de vannes dans l'industrie pétrolière et gazière, etc.

Un moteur électrique n'est pas toujours monté comme moteur sur un servomoteur. En tant qu'entraînement, un cylindre avec une tige, entraîné par de l'air comprimé ou du liquide, peut être utilisé.

Types de servo

Les servocommandes sont divisées en électromécaniques. En eux, le mécanisme se compose d'un moteur électrique et d'une boîte de vitesses. Ils diffèrent par une vitesse relativement faible.

Distingué par le type de moteur utilisé:

• synchrone, ont une grande précision de rotation de l'arbre de sortie, gagnant rapidement de l'élan;
• asynchrone, caractérisé par une rotation stable de l'arbre;
• avec un moteur collecteur de courant continu ou alternatif (universel).

Les servocommandes, où le mécanisme d'entraînement est un piston avec un cylindre, ont une vitesse élevée. Il est utilisé dans la voiture pour changer de vitesse dans la transmission automatique. Monté dans des robots qui déplacent des charges de plus de cent kilogrammes. Dans les installations industrielles, pour commuter les volets des machines d'emballage, où l'air comprimé est utilisé comme vecteur d'énergie.

Caractéristiques principales du servo variateur:

• Le paramètre principal est le couple ou la force sur l'arbre. Dans les données du passeport, deux quantités sont indiquées, par rapport à des tensions d'alimentation différentes.
• Vitesse, montre combien de temps l'arbre de sortie tournera de 60⁰. Les valeurs pour différentes tensions sont indiquées.
• Quel signal de commande est utilisé, analogique ou numérique.
• Tension d'alimentation. La plupart des petits disques sont alimentés de 4,8 à 7,2 volts. Il est utilisé, par exemple, dans les modèles radiocommandés. Il est complété par trois fils et possède un brochage standard. Un signal de commande est envoyé en blanc, marron ou jaune, une tension rouge est fournie et le noir est un fil commun.
• Angle de rotation de travail, généralement 180⁰ ou 360⁰. Des entraînements améliorés avec rotation constante de l'arbre sont disponibles;
• Matériel de fabrication d'engrenages. Ils sont en laiton, en fibre de carbone, en plastique ou peuvent être combinés.

Dans un servomoteur électromécanique, des moteurs électriques à noyau sont utilisés, pendant le fonctionnement desquels des vibrations se produisent lorsque le pendule tourne. Cela réduit la précision de rotation de l'arbre de sortie. Les moteurs à énergie cinétique minimale du rotor sont privés de cet inconvénient. De tels entraînements sont nécessaires à la machine CNC pour établir avec précision l'actionneur. Cependant, ils sont plus chers que les moteurs de base.

La boîte de vitesses la plus courante est une boîte de vitesses conçue pour réduire la vitesse et augmenter le couple sur l'arbre de sortie. Un entraînement à engrenage à vis sans fin, moins utilisé, est généralement utilisé, mais il est plus coûteux et plus difficile à fabriquer.

Champ d'application

Le servo variateur est largement utilisé en robotique et manipulateurs. Lors de la création de petits mécanismes, le servo-variateur mg995 et similaires sont utilisés.

Pour contrôler les disques modernes dans les produits amateurs, des représentants de la famille Arduino sont souvent utilisés. Il représente un ensemble d'appareils électroniques conçus pour contrôler des robots et des appareils d'automatisation où un servo variateur est utilisé. Le signal de commande peut être analogique ou numérique.

Le schéma de connexion du variateur au dispositif de commande est illustré sur la figure. L'appareil peut contrôler plusieurs disques.

Pour le chauffage au sol, utilisez une automatisation qui maintient une température donnée. Et le débit de liquide de refroidissement, qui est de l'eau chaude de la chaudière, est contrôlé par un servomoteur.

Il est connecté à un dispositif de contrôle qui surveille la température à l'aide d'un capteur de température et envoie une commande au servomoteur électrothermique RBM 24V. Un servo variateur AC230V avec régulateur peut également être utilisé.

Le contrôle de la température dans le chauffage est effectué automatiquement, pour lequel un servomoteur de type ICMA NC230V ou NC24V est utilisé. Les appareils sont disponibles pour différentes tensions d'alimentation.

Le servo unifié utilisé dans la voiture a de petites dimensions. Conçu pour fonctionner avec une tension embarquée de 12 volts. Il est intégré avec une serrure centrale et est installé sur toutes les portes de la voiture, y compris la cinquième porte (porte de coffre).

Le mécanisme contrôle également le flux de liquide chaud vers le poêle. Il fonctionne en conjonction avec un capteur thermoélectrique, dont le signal est envoyé au dispositif de commande. Après analyse, le capteur envoie une commande au servo variateur, ce qui augmente ou diminue le débit de fluide.

Par exemple, pour les voitures VAZ, un entraînement électrique avec une boîte de vitesses SL-5 est utilisé.

Il ne s'agit pas d'une liste complète de l'utilisation de tels appareils.

Avantages et inconvénients

Le servomoteur présente des avantages par rapport à des appareils similaires, tels que les moteurs pas à pas. En raison de la rétroaction, le mécanisme peut corriger la position de l'arbre, quelle que soit la charge sur l'axe, ce qui vous permet de régler le mécanisme de travail avec une grande précision.

Les principaux avantages sont:

• précision de positionnement élevée;
• à l'aide d'une boîte de vitesses, la vitesse est réduite et le moment augmente;
• le positionnement du corps de travail peut être facilement ajusté en modifiant le programme de commande;
• la possibilité d'obtenir une accélération plus importante pendant le fonctionnement, ce qui rend le servo plus adapté à une utilisation dans des appareils à haute vitesse, par rapport aux moteurs pas à pas;
• moment uniforme dans presque toute la plage de vitesse;
• bien tolérer la surcharge.

Les inconvénients comprennent:

• la présence d'une boîte de vitesses (particulièrement critique si elle a des engrenages en plastique ou des métaux mous);
• usure des pistes résistives (si un potentiomètre est utilisé pour la rétroaction pendant le positionnement);
• configuration de programme de contrôle complexe pour obtenir des résultats de haute précision;
• coût élevé des équipements (par rapport aux moteurs pas à pas, par exemple);
• la précision est souvent inférieure à celle des moteurs pas à pas.

Mais gardez à l'esprit que tous les avantages et inconvénients sont moyennés, ils peuvent être comme des moteurs pas à pas, qui, dans une certaine application, se montreront mieux qu'un servomoteur, et vice versa.

Conclusion

Le contrôle automatique des systèmes domestiques et industriels est fermement ancré dans nos vies. Récemment, un variateur sous le contrôle de blocs programmables à des fins diverses telles que Arduino est devenu largement utilisé.

Cela a permis de créer des appareils radiocommandés, des robots et des jouets pour enfants fondamentalement nouveaux. Dans l'industrie, l'entraînement servo est utilisé dans les machines-outils, sur une pelle, sur un VTT, etc. Aujourd'hui, il est impossible d'imaginer notre vie sans servos.

La vidéo montre le fonctionnement des servos analogiques sg90 dans un modèle de robot araignée:

Vous savez maintenant ce qu'est un servo, comment il est conçu et à quoi il sert. Nous espérons que les informations fournies vous ont aidé à maîtriser ce sujet et à comprendre les principaux points. Si vous avez des questions, posez-les dans les commentaires sous l'article!

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