Qu'est-ce qu'un servomoteur et comment ça marche?
Comme vous allez le voir dans cette leçon, les applications de servomoteurs sont le plus souvent utilisées dans les systèmes en boucle fermée où le contrôle de position précis est couramment utilisé dans les applications industrielles et commerciales.
qu'est-ce qu'un moteur pas à pas et comment ça marche? Et cette leçon, vous apprendrez le contrôle de mouvement à l'aide de différents types de moteurs disponibles, principalement des moteurs pas à pas et des servomoteurs.
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Dans cette leçon, nous verrons ce qu’est un servo-moteur et son fonctionnement. Commençons par déterminer ce qu’est un servo-moteur et examiner quelques caractéristiques uniques des types de servo-moteur et de leur application.
Les bases du servomoteur
Un servo-moteur est un appareil électrique autonome permettant de faire pivoter les pièces d'une machine avec un rendement élevé et avec une grande précision.
L'arbre de sortie de ce moteur peut être déplacé d'un angle, d'une position et d'une vitesse particuliers par rapport à un moteur standard.
Le servomoteur utilise un moteur standard et le couple avec un capteur pour le retour de position.
Le contrôleur est la partie la plus importante du servomoteur conçu et utilisé spécifiquement à cette fin.
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Le servomoteur est un mécanisme en boucle fermée qui intègre une rétroaction de position afin de contrôler la vitesse et la position de rotation ou linéaires.
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Le moteur est commandé avec un signal électrique, analogique ou numérique, qui détermine la quantité de mouvement qui représente la position de commande finale pour l'arbre.
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Un type de codeur sert de capteur fournissant un retour de vitesse et de position. Ce circuit est construit à l'intérieur du boîtier du moteur, généralement équipé d'un système à engrenages.
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Types de servomoteurs
Les types de servo-moteurs sont classés en différents types en fonction de leur application, tels que le servo-moteur à courant alternatif et le servo-moteur à courant continu.
Il y a trois considérations principales pour évaluer les moteurs de servos. Premièrement en fonction de leur type actuel - AC ou DC, et deuxièmement en fonction du type de Commutation utilisé, que le moteur utilise des balais et le troisième type de considération est le champ tournant des moteurs, le rotor, que la rotation soit synchrone ou asynchrone.
Parlons de la première considération de servo. Le courant alternatif ou continu est la classification la plus élémentaire d’un moteur en fonction du type de courant qu’il utilisera.
Du point de vue des performances, la principale différence entre les moteurs à courant alternatif et les moteurs à courant continu réside dans la capacité héritée de contrôler la vitesse.
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Avec un moteur à courant continu, la vitesse est directement proportionnelle à la tension d'alimentation avec une charge constante.
Et dans un moteur à courant alternatif, la vitesse est déterminée par la fréquence de la tension appliquée et le nombre de pôles magnétiques.
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Tandis que les moteurs à courant alternatif et à courant continu sont utilisés dans les systèmes d'asservissement, les moteurs à courant alternatif supportent des courants plus élevés et sont plus couramment utilisés dans les applications d'asservissement telles que les robots, la fabrication en ligne et d'autres applications industrielles nécessitant des répétitions élevées et une précision élevée.
Brossé ou sans brosse est la prochaine étape. Un servo-moteur à courant continu est commuté mécaniquement avec des balais, à l'aide d'un commutateur ou électroniquement sans balais.
Les moteurs brossés sont généralement moins coûteux et plus simples à utiliser, tandis que les modèles sans balai sont plus fiables, plus efficaces et moins bruyants.
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Un commutateur est un commutateur électrique rotatif qui inverse périodiquement le sens du courant entre le rotor et le circuit de commande.
Il consiste en un cylindre composé de plusieurs segments de contact métalliques sur le rotor. Deux contacts électriques ou plus, appelés «brosses», en matériau conducteur doux, tel que le carbone, appuient sur le collecteur pour créer un contact glissant avec les segments du collecteur pendant sa rotation.
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Alors que la majorité des moteurs utilisés dans les systèmes d'asservissement sont des modèles sans balai à courant alternatif, les moteurs à aimants permanents à balais sont parfois utilisés comme servomoteurs pour leur simplicité et leur faible coût.
Le type de moteur à courant continu à balais le plus couramment utilisé dans les applications d'asservissement est le moteur à courant continu à aimant permanent.
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Les moteurs à courant continu sans balais remplacent les balais physiques et le commutateur par des moyens électroniques permettant d'effectuer une commutation, généralement au moyen de capteurs à effet Hall ou d'un codeur.
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Les moteurs à courant alternatif sont généralement sans balai, bien qu'il existe certaines conceptions, telles que le moteur universel, qui peut fonctionner sur du courant alternatif ou continu, qui ont des balais et sont commutées mécaniquement.
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Et la classification finale à considérer est de savoir si l'application servomoteur utilisera un champ tournant synchrone ou asynchrone.
Alors que les moteurs à courant continu sont généralement classés comme balais ou sans balais, les moteurs à courant alternatif sont plus souvent différenciés par la vitesse de rotation de leur champ synchrone ou asynchrone.
Si nous rappelons du point de vue alternatif-continu, que dans un moteur alternatif, la vitesse est déterminée par la fréquence de la tension d'alimentation et le nombre de pôles magnétiques.
Cette vitesse est appelée vitesse synchrone. Par conséquent, dans un moteur synchrone, le rotor tourne à la même vitesse que le champ magnétique rotatif du stator.
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Cependant, dans un moteur asynchrone, généralement appelé moteur à induction, le rotor tourne à une vitesse inférieure à celle du champ magnétique tournant du stator.
Cependant, la vitesse d'un moteur asynchrone peut être modifiée à l'aide de plusieurs méthodes de contrôle, telles que la modification du nombre de pôles et la modification de la fréquence, pour ne nommer qu'un couple.
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Les principes de fonctionnement d'un servomoteur à courant continu sont la construction de quatre composants principaux, un moteur à courant continu, un dispositif de détection de position, un engrenage et un circuit de commande.
La vitesse souhaitée du moteur à courant continu est basée sur la tension appliquée.
Afin de contrôler la vitesse du moteur, un potentiomètre produit une tension qui est appliquée en tant qu'une des entrées de l'amplificateur d'erreur.
Dans certains circuits, une impulsion de commande est utilisée pour produire une tension de référence continue correspondant à la position ou à la vitesse souhaitée du moteur et elle est appliquée à un convertisseur de tension à largeur d'impulsion.
La longueur de l'impulsion détermine la tension appliquée sur l'amplificateur d'erreur en tant que tension souhaitée pour produire la vitesse ou la position souhaitée.
Pour le contrôle numérique, un automate programmable ou un autre contrôleur de mouvement est utilisé pour générer les impulsions en termes de cycles de service afin de produire un contrôle plus précis.
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Le capteur de signal de retour est normalement un potentiomètre qui produit une tension correspondant à l'angle absolu de l'arbre du moteur par l'intermédiaire du mécanisme d'engrenage. Ensuite, la valeur de la tension de retour est appliquée à l'entrée de l'amplificateur à comparateur d'erreur.
L'amplificateur compare la tension générée à partir de la position actuelle du moteur résultant de la réaction du potentiomètre et à la position souhaitée du moteur générant une erreur de tension positive ou négative.
Cette tension d'erreur est appliquée à l'armature du moteur. Lorsque l'erreur augmente, la tension de sortie appliquée à l'induit du moteur augmente également. Tant qu'il existe une erreur, l'amplificateur comparateur amplifie la tension d'erreur et alimente en conséquence l'armature.
Le moteur tourne jusqu'à ce que l'erreur devienne nulle. Si l'erreur est négative, la tension d'induit s'inverse et l'induit tourne dans le sens opposé.
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Les principes de fonctionnement des servo-moteurs à courant alternatif reposent sur la construction de deux types distincts de servo-moteurs à courant alternatif: ils sont synchrones et asynchrones (induction).
Le servomoteur AC synchrone est constitué d'un stator et d'un rotor. Le stator est constitué d'un cadre cylindrique et d'un noyau de stator.
La bobine d'induit enroulée autour du noyau de stator et la bobine est connectée à un fil conducteur à travers lequel le courant est fourni au moteur.
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Le rotor est constitué d'un aimant permanent et diffère du rotor de type asynchrone par le fait que le courant dans le rotor est induit par l'électromagnétisme et que ces types sont appelés servomoteurs sans balai.
Lorsque le champ du stator est excité avec une tension, le rotor suit le champ magnétique tournant du stator à la même vitesse ou synchronisé avec le champ excité du stator, et c’est là que le type synchrone est dérivé.
Avec ce rotor à aimant permanent, aucun courant de rotor n'est requis. Ainsi, lorsque le champ de stator se désactive et s'arrête, le rotor s'arrête également. Ces moteurs ont un rendement plus élevé en raison de l’absence de courant dans le rotor.
Lorsque la position du rotor par rapport au stator est requise, un codeur est placé sur le rotor et fournit une rétroaction au contrôleur de servomoteur.
Le stator de servomoteur à courant alternatif asynchrone ou à induction se compose d'un noyau de stator, d'un enroulement d'induit et d'un fil conducteur et le rotor est constitué d'un arbre et d'un enroulement de noyau de rotor.
La plupart des moteurs à induction contiennent un élément rotatif, le rotor ou la cage d'écureuil.
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Seul l'enroulement du stator est alimenté en courant alternatif.
Un champ de flux alternatif est produit autour de l’enroulement du stator avec l’alimentation en courant alternatif. Ce champ de flux alternatif tourne à vitesse synchrone.
Le flux tournant s'appelle un champ magnétique tournant (RMF). La vitesse relative entre le champ magnétique tournant du stator et les conducteurs du rotor provoque une force électromagnétique induite dans les conducteurs du rotor, conformément à la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. C'est la même action qui se produit dans les transformateurs.
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À présent, le courant induit dans le rotor produira également un champ de flux alternatif autour de lui-même. Ce flux de rotor est en retard sur le flux de stator.
La vitesse du rotor est liée au champ de flux de stator en rotation et le rotor tourne dans le même sens que celui du flux de stator.
Le rotor ne parvient pas à rattraper la vitesse du flux de stator ou non synchronisé, d'où le type asynchrone est dérivé.
Applications de moteur servo
Les applications de servomoteurs sont appliquées dans de nombreux systèmes et produits industriels et commerciaux, comme en robotique, où un servomoteur est utilisé à chaque «joint» d'un robot pour effectuer son angle de mouvement précis.
La mise au point automatique de la caméra utilise un servomoteur intégré à la caméra qui corrige avec précision la position de l'objectif pour accentuer les images floues.
Et avec les systèmes de positionnement d'antenne où les servomoteurs sont utilisés pour le positionnement des axes d'azimut et d'élévation des antennes et des télescopes tels que ceux utilisés par l'Observatoire national de radioastronomie.
Ceci conclut l'article du blog, qu'est-ce qu'un servomoteur et comment ça marche? J'espère que vous avez appris ce qu'il faut faire pour créer votre propre projet de contrôle du mouvement.
nous espérons que vous avez trouvé cela intéressant et que vous reviendrez pour plus de nos blogs éducatifs.
Avec tant d'amour et d'excitation,