Qu'est-ce qu'un servomoteur?

Qu'est-ce qu'un servomoteur?

Un servomoteur est un type de moteur qui peut tourner avec une grande précision. Normalement, ce type de moteur est constitué d'un circuit de commande qui fournit une rétroaction sur la position actuelle de l'arbre du moteur, cette rétroaction permet aux servomoteurs de tourner avec une grande précision. Si vous souhaitez faire pivoter un objet à des angles ou à une distance spécifiques, vous utilisez un servomoteur. Il est simplement composé d'un simple moteur qui passe par un servo-mécanisme. Si le moteur est alimenté par une alimentation CC, il est appelé servomoteur CC, et s'il s'agit d'un moteur CA, il est appelé servomoteur CA. Pour ce tutoriel, nous ne discuterons que du fonctionnement du servomoteur CC. En dehors de ces classifications majeures, il existe de nombreux autres types de servomoteurs basés sur le type d'agencement d'engrenages et les caractéristiques de fonctionnement. Un servomoteur est généralement livré avec un agencement d'engrenages qui nous permet d'obtenir un servomoteur à couple très élevé dans des boîtiers petits et légers. En raison de ces caractéristiques, ils sont utilisés dans de nombreuses applications telles que les voitures jouets, les hélicoptères et avions RC, la robotique, etc.

Les servomoteurs sont évalués en kg / cm (kilogramme par centimètre), la plupart des servomoteurs de loisirs sont évalués à 3 kg / cm ou 6 kg / cm ou 12 kg / cm. Ce kg / cm vous indique le poids que votre servomoteur peut soulever à une distance donnée. Par exemple: un servomoteur de 6 kg / cm doit pouvoir soulever 6 kg si la charge est suspendue à 1 cm de l'arbre du moteur, plus la distance est grande, moins la capacité de charge est faible. La position d'un servomoteur est décidée par impulsion électrique et son circuit est placé à côté du moteur.

Mécanisme de travail du servomoteur

Il se compose de trois parties:

1. Appareil contrôlé
2. Capteur de sortie
3. Système de rétroaction

Il s'agit d'un système en boucle fermée où il utilise un système de rétroaction positive pour contrôler le mouvement et la position finale de l'arbre. Ici, le dispositif est commandé par un signal de rétroaction généré en comparant le signal de sortie et le signal d'entrée de référence.

Ici, le signal d'entrée de référence est comparé au signal de sortie de référence et le troisième signal est produit par le système de rétroaction. Et ce troisième signal agit comme un signal d'entrée pour contrôler l'appareil. Ce signal est présent tant que le signal de retour est généré ou qu'il y a une différence entre le signal d'entrée de référence et le signal de sortie de référence. Ainsi, la tâche principale du servomécanisme est de maintenir la sortie d'un système à la valeur souhaitée en présence de bruits.

Principe de fonctionnement du servomoteur

Un servo se compose d'un moteur (CC ou CA), d'un potentiomètre, d'un engrenage et d'un circuit de commande. Tout d'abord, nous utilisons un engrenage pour réduire le régime et augmenter le couple du moteur. Disons qu'à la position initiale de l'arbre du servomoteur, la position du bouton du potentiomètre est telle qu'il n'y a pas de signal électrique généré au port de sortie du potentiomètre. Maintenant, un signal électrique est donné à une autre borne d'entrée de l'amplificateur du détecteur d'erreur. Désormais, la différence entre ces deux signaux, l'un provient du potentiomètre et l'autre d'autres sources, sera traitée dans un mécanisme de rétroaction et la sortie sera fournie en termes de signal d'erreur. Ce signal d'erreur agit comme une entrée pour le moteur et le moteur commence à tourner.L'arbre du moteur est maintenant connecté au potentiomètre et lorsque le moteur tourne, le potentiomètre génère un signal. Ainsi, lorsque la position angulaire du potentiomètre change, son signal de retour de sortie change. Après un certain temps, la position du potentiomètre atteint une position où la sortie du potentiomètre est la même que le signal externe fourni. Dans cette condition, il n'y aura pas de signal de sortie de l'amplificateur vers l'entrée du moteur car il n'y a pas de différence entre le signal appliqué externe et le signal généré au potentiomètre, et dans cette situation, le moteur s'arrête de tourner.il n'y aura pas de signal de sortie de l'amplificateur vers l'entrée du moteur car il n'y a pas de différence entre le signal appliqué externe et le signal généré au potentiomètre, et dans cette situation, le moteur s'arrête de tourner.il n'y aura pas de signal de sortie de l'amplificateur vers l'entrée du moteur car il n'y a pas de différence entre le signal appliqué externe et le signal généré au potentiomètre, et dans cette situation, le moteur s'arrête de tourner.

Interfaçage des servomoteurs avec des microcontrôleurs:

L'interfaçage des servomoteurs passe-temps comme le servomoteur s90 avec le MCU est très facile. Les servos ont trois fils qui en sortent. Dont deux seront utilisés pour l'alimentation (positive et négative) et un sera utilisé pour le signal qui doit être envoyé à partir du MCU. Un servomoteur à engrenages métalliques MG995 qui est le plus couramment utilisé pour les robots humanoïdes de voitures RC, etc. L'image de MG995 est montrée ci-dessous:

Le code couleur de votre servomoteur peut différer, vérifiez donc votre fiche technique respective.

Tous les servomoteurs fonctionnent directement avec vos rails d'alimentation + 5V, mais nous devons faire attention à la quantité de courant que le moteur consommerait si vous prévoyez d'utiliser plus de deux servomoteurs, un bouclier d'asservissement approprié doit être conçu.

Contrôle du servomoteur:

Tous les moteurs ont trois fils qui en sortent. Dont deux seront utilisés pour l'alimentation (positive et négative) et un sera utilisé pour le signal qui doit être envoyé à partir du MCU.

Le servomoteur est contrôlé par PWM (Pulse with Modulation) qui est fourni par les fils de commande. Il y a une impulsion minimale, une impulsion maximale et une fréquence de répétition. Le servomoteur peut tourner à 90 degrés dans les deux sens depuis sa position neutre. Le servomoteur s'attend à voir une impulsion toutes les 20 millisecondes (ms) et la longueur de l'impulsion déterminera jusqu'où le moteur tourne. Par exemple, une impulsion de 1,5 ms fera tourner le moteur en position 90 °, par exemple si l'impulsion est inférieure à 1,5 ms, l'arbre se déplace à 0 ° et si elle est plus longue que 1,5 ms, le servo tournera à 180 °.

Le servomoteur fonctionne sur le principe PWM (Pulse width modulation), ce qui signifie que son angle de rotation est contrôlé par la durée de l'impulsion appliquée à son PIN de contrôle. Fondamentalement, le servomoteur est composé d'un moteur à courant continu contrôlé par une résistance variable (potentiomètre) et certains engrenages. La force à haute vitesse du moteur à courant continu est convertie en couple par les engrenages. Nous savons que TRAVAIL = FORCE X DISTANCE, dans le moteur à courant continu, la force est moindre et la distance (vitesse) est élevée et dans le servo, la force est élevée et la distance est moindre. Le potentiomètre est connecté à l'arbre de sortie du servo, pour calculer l'angle et arrêter le moteur à courant continu sur l'angle requis.

Le servomoteur peut être tourné de 0 à 180 degrés, mais il peut aller jusqu'à 210 degrés, selon la fabrication. Ce degré de rotation peut être contrôlé en appliquant l' impulsion électrique de largeur appropriée à sa broche de commande. Servo vérifie l'impulsion toutes les 20 millisecondes. L'impulsion d'une largeur de 1 ms (1 milliseconde) peut faire tourner le servo à 0 degré, 1,5 ms peut tourner à 90 degrés (position neutre) et une impulsion de 2 ms peut le faire pivoter à 180 degrés.

Tous les servomoteurs fonctionnent directement avec vos rails d'alimentation + 5V, mais nous devons faire attention à la quantité de courant que le moteur consommerait si vous prévoyez d'utiliser plus de deux servomoteurs, un bouclier d'asservissement approprié doit être conçu.

Pour en savoir plus sur le principe de fonctionnement et les utilisations pratiques des servomoteurs, veuillez consulter les applications ci-dessous où le contrôle du servomoteur est expliqué avec les exemples:

• Circuit de testeur de servomoteur
• Interfaçage du servomoteur avec le microcontrôleur 8051
• Contrôle du servomoteur à l'aide d'Arduino
• Contrôle servo avec Arduino Due
• Servocommande avec Flex Sensor
• Tutoriel de servomoteur Raspberry Pi