Table des matières
Les servomoteurs sont des composants simples qui améliorent la précision et l'automatisation de diverses applications, tant dans le secteur industriel que pour les loisirs créatifs. Voici tout ce que vous devez savoir sur les servomoteurs et où vous procurer des composants de haute qualité.
Qu'est-ce qu'un servomoteur ?
Un servomoteur est un moteur de haute précision qui utilise un système de rétroaction et un contrôleur externe pour assurer un positionnement rotatif et linéaire ultra-précis. Il associe un moteur compatible, un contrôleur et des capteurs pour créer un actionneur précis, idéal pour les applications nécessitant un positionnement parfait et un mouvement fluide.
Comment fonctionnent les servomoteurs ?
Les servomoteurs utilisent l'électricité pour créer un mouvement mécanique. Un servomoteur est composé de plusieurs composants, dont un moteur, un capteur et un contrôleur. Voici son fonctionnement.
Un contrôleur envoie d'abord un signal de modulation de largeur d'impulsion à un capteur intégré au servomoteur. Les contrôleurs peuvent être contrôlés manuellement par des humains ou numériquement par des ordinateurs.
Le signal de modulation de largeur d'impulsion est programmé pour communiquer la quantité précise de courant électrique nécessaire pour déplacer le moteur jusqu'à la position souhaitée. La largeur de l'impulsion détermine la position et le sens de rotation du moteur.
Une fois le signal reçu, le capteur envoie un courant électrique depuis la source d'alimentation vers le moteur. Ce dernier tourne alors jusqu'à la position précise dictée par le courant reçu, ce qui actionne les engrenages reliés à l'arbre de sortie. Ce mécanisme, généralement un bras, se positionne alors précisément pour accomplir la tâche.
L'engrenage final qui contrôle le mécanisme est souvent connecté à un potentiomètre qui reconnaît quand le mécanisme a atteint la position souhaitée et éteint le moteur en maintenant le mécanisme à l'emplacement précis souhaité.
Les servomoteurs peuvent servir à des fins simples, comme déplacer le bras d'un petit robot d'avant en arrière. Ils peuvent également servir à des tâches extrêmement précises et complexes, comme le déplacement du dispositif de découpe d'une machine CNC, l'automatisation du conditionnement et même le contrôle de composants dans l'espace.
Quels types de servomoteurs ?
Il existe cinq types de servomoteurs, chacun présentant ses propres avantages et inconvénients. Le choix du type de servomoteur dépend fortement de l'application du mécanisme, de l'environnement dans lequel il fonctionnera et de votre budget.
servomoteur à courant continu
Les servomoteurs à courant continu sont des servomoteurs commandés par la fréquence du courant électrique fourni par le contrôleur. Les servomoteurs à courant continu sont les plus anciens et équipent une grande variété d'équipements nécessitant des mouvements linéaires et rotatifs. Rapides et précis, ils sont particulièrement réactifs aux commandes de démarrage et d'arrêt. Ils sont généralement utilisés dans les petits appareils et sont généralement plus abordables que les autres servomoteurs.
servomoteur à courant alternatif
Les servomoteurs CA sont des modèles plus dynamiques, contrôlables à la fois en fréquence et en tension. Cette variabilité permet de les utiliser avec de multiples possibilités de contrôle. Leur avantage réside dans leur plus grande variabilité d'application. Ils sont légèrement plus chers et plus fréquemment utilisés dans les applications industrielles.
Servomoteur de rotation positionnelle
Un servomoteur à rotation positionnelle est l'un des types de servomoteurs les plus courants en production. Il s'agit d'un système en boucle fermée qui permet à l'arbre d'entraînement du moteur de se déplacer précisément à 180 degrés. Ces servomoteurs font tourner cet arbre jusqu'à une position spécifique en fonction du signal de largeur d'impulsion fourni. Les servomoteurs à rotation positionnelle sont fréquemment utilisés dans les jouets, les véhicules autonomes et les applications aérospatiales.
Servomoteur à rotation continue
Les servomoteurs à rotation continue permettent à l'arbre de se déplacer à 360 degrés dans les deux sens pendant des périodes prolongées. Il s'agit d'un système en boucle ouverte où le sens et la vitesse de rotation sont contrôlés par le signal reçu du contrôleur. Ces mécanismes sont beaucoup moins précis que les systèmes en boucle fermée, mais trouvent de nombreuses applications pour le contrôle des roues, des bandes transporteuses et de toute autre tâche nécessitant une rotation continue.
Servomoteur linéaire
Principalement utilisé dans l'usinage CNC, un servomoteur linéaire contient des engrenages supplémentaires qui permettent au moteur de se déplacer d'avant en arrière sur une surface au lieu de tourner.
Applications des servomoteurs
Les servomoteurs ont de nombreuses applications, tant dans le secteur des loisirs que dans l'industrie. Voici quelques exemples de leurs applications.
Applications de loisirs
Les petits servomoteurs sont utilisés dans les loisirs nécessitant des mouvements précis. Dans ces applications, les servomoteurs sont le plus souvent contrôlés manuellement via une télécommande sans fil. Voici quelques exemples de loisirs populaires où l'on peut retrouver des servomoteurs.
Véhicules télécommandés
Les servomoteurs sont souvent utilisés dans les véhicules télécommandés. Un servomoteur est relié à l'essieu avant des voitures RC et permet de contrôler la direction du véhicule. La télécommande portable est le contrôleur qui indique au servomoteur le sens de rotation. En tournant le volant de la télécommande ou en déplaçant le joystick, on contrôle la fréquence reçue par le servomoteur. Cette fréquence permet ensuite de faire tourner l'essieu et les roues jusqu'à leur position précise.
Robotique
Les servomoteurs sont utilisés en robotique pour contrôler le mouvement des articulations et des instruments de préhension comme les mains ou les griffes. Ils permettent de positionner précisément les bras en mouvement en ajustant l'angle des articulations en fonction de l'impulsion du signal d'entrée.
Les servomoteurs peuvent également servir à fermer les mains ou les griffes robotisées en modifiant la rotation des doigts d'une position ouverte à une position fermée. Ces applications sont utilisées aussi bien par les amateurs que par l'industrie pour contrôler le mouvement de nombreux mécanismes robotiques.
Applications industrielles
Les applications industrielles des servomoteurs, petites et grandes, sont innombrables. Qu'ils contrôlent le positionnement précis de minuscules mécanismes ou déplacent des objets lourds, ces composants sont largement utilisés dans l'industrie.
Usinage CNC
Les servomoteurs sont utilisés dans l'usinage CNC pour déplacer l'instrument de coupe avec précision sur la surface de coupe. Le servomoteur d'une machine CNC reçoit un signal d'un ordinateur qui programme ses positions et ses mouvements pour réaliser des coupes précises sur le matériau usiné.
Voitures autonomes
Les véhicules autonomes et les voitures sans conducteur utilisent des servomoteurs pour se diriger. À l'instar des voitures télécommandées, les véhicules autonomes utilisent des servomoteurs pour faire tourner l'essieu et effectuer des mouvements précis sur la route.
Au lieu d'être contrôlés par un appareil portatif, ces servomoteurs sont pilotés par un ensemble complexe d'ordinateurs et de capteurs. Ces derniers analysent la route et envoient des signaux aux servomoteurs pour effectuer des manœuvres sûres et précises.
machines d'emballage
L'une des utilisations les plus courantes des servomoteurs dans les usines de fabrication est celle des machines d'emballage. Comme leur nom l'indique, ces machines servent à emballer efficacement et en toute sécurité les marchandises destinées à être expédiées aux clients.
Les machines d’emballage utilisent des servomoteurs plus gros pour contrôler le mouvement des bandes transporteuses ainsi que les composants qui déplacent et plient les matériaux d’emballage.
Ingénierie aérospatiale
Les servomoteurs sont utilisés dans diverses applications aérospatiales exigeant des mouvements extrêmement précis et fluides. Ils servent à ouvrir et fermer les volets et les évents, essentiels à une navigation spatiale précise.
Comment contrôler un servomoteur ?
Les servomoteurs sont contrôlés par des signaux de modulation de largeur d'impulsion (MLI) transmis à un contrôleur. La largeur de l'impulsion électrique détermine la position finale de l'arbre, plaçant ainsi le mécanisme à la position souhaitée.
Les servomoteurs peuvent être contrôlés manuellement à l'aide de dispositifs d'entrée tels que des télécommandes, des joysticks ou des servo-interrupteurs. Ces dispositifs permettent à l'utilisateur de contrôler manuellement la position de l'arbre en contrôlant la largeur du signal d'impulsion. Ce type de contrôleur est plus souvent utilisé dans les applications qui ne nécessitent pas une succession rapide de mouvements du mécanisme.
Les servomoteurs peuvent également être contrôlés par des microcontrôleurs tels que les cartes Arduino ou Raspberry Pi. Ces microcontrôleurs peuvent être programmés pour envoyer les signaux PWM nécessaires au positionnement de l'arbre à l'endroit souhaité. Les microcontrôleurs peuvent être configurés pour contrôler plusieurs mouvements successifs en faisant varier la largeur de l'impulsion électrique fournie par le pilote du moteur.
La plupart des applications industrielles et de fabrication utilisent un servocontrôleur dédié. Ces contrôleurs sont beaucoup plus complexes et permettent de synchroniser plusieurs servomoteurs pour exécuter une série de fonctions. Les servocontrôleurs sont programmés avec des milliers de signaux qui déplacent un ou plusieurs arbres de servomoteurs dans les positions nécessaires à la réalisation de la tâche souhaitée.
Comment programmer un servomoteur ?
Les servomoteurs peuvent être programmés de différentes manières selon la complexité de l'application et le nombre de servomoteurs utilisés dans un mécanisme. Voici quelques façons d'automatiser les mouvements d'un servomoteur.
Microcontrôleurs
Les microcontrôleurs sont de petites cartes programmables pouvant contrôler de 1 à 48 servomoteurs, selon leur taille. Les microcontrôleurs comme la carte Arduino utilisent des commandes prédéfinies issues de leur bibliothèque de servomoteurs pour programmer le mouvement de l'arbre. Une fois votre microcontrôleur connecté à votre servomoteur, vous pouvez le connecter à votre PC pour saisir une liste de commandes.
Le microcontrôleur traite ces commandes et envoie les signaux nécessaires pour déplacer vos servos vers leurs positions souhaitées, le cas échéant. Vous devrez peut-être ajuster les valeurs d'entrée pour rendre vos commandes compatibles avec votre servomoteur.
Contrôleur logique programmable et servomoteurs
Bien que les microcontrôleurs soient parfaits pour les petites applications, les applications industrielles nécessitent un ensemble de commandes beaucoup plus complexe pour exécuter efficacement un volume élevé de servomoteurs.
De nombreuses applications industrielles de servomoteurs utilisent un automate programmable industriel (API) et un servovariateur pour la saisie de commandes complexes. Commencez par connecter votre automate programmable industriel (API) à votre servovariateur et configurez-le en fonction de celui-ci. La compatibilité des servovariateurs Simtach facilite leur mise en route. Une fois le variateur et l'emplacement configurés, vous pouvez commencer à programmer vos servomoteurs via votre API.
L'automate programmable peut être programmé via une interface graphique pour définir le positionnement, la vitesse et le couple spécifiques à l'application. Ces paramètres peuvent être intégrés au servomoteur, qui exécutera ensuite les commandes de manière autonome.
De nombreuses installations industrielles complexes utilisent des logiciels de contrôle de mouvement spécialisés qui optimisent l'efficacité de fonctions avancées telles que la synchronisation de nombreux servomoteurs et les réglages en temps réel. Ces logiciels sont généralement préprogrammés et intégrés à l'automate programmable.
Un servomoteur a-t-il besoin d'un pilote de moteur ?
Non, les servomoteurs ne nécessitent pas de pilote pour fonctionner. Cependant, un pilote les automatise, ce qui permet une utilisation plus efficace de plusieurs servomoteurs. Si vous souhaitez automatiser vos servomoteurs pour effectuer une tâche ou si vos servomoteurs sont utilisés dans un composant de fabrication automatisé, vous aurez besoin d'un pilote.
Les contrôleurs de moteur agissent comme le cerveau de vos servomoteurs. Ils alimentent le servomoteur et contrôlent son sens de rotation et sa position en traduisant les commandes d'entrée en signaux PWM nécessaires.
Les contrôleurs de moteur contrôlent la vitesse, la rotation et le couple des servomoteurs et constituent un élément clé de leur sécurité et de leur fonctionnalité. Sans variateur compatible, il est impossible d'automatiser vos servomoteurs. Un variateur facilement configurable peut considérablement améliorer l'efficacité et les applications potentielles de vos servomoteurs.
Comment programmer un servomoteur ?
Les servomoteurs peuvent être programmés de différentes manières selon la complexité de l'application et le nombre de servomoteurs utilisés dans un mécanisme. Voici quelques façons d'automatiser les mouvements d'un servomoteur.
Microcontrôleurs
Les microcontrôleurs sont de petites cartes programmables pouvant contrôler de 1 à 48 servomoteurs, selon leur taille. Les microcontrôleurs comme la carte Arduino utilisent des commandes prédéfinies issues de leur bibliothèque de servomoteurs pour programmer le mouvement de l'arbre. Une fois votre microcontrôleur connecté à votre servomoteur, vous pouvez le connecter à votre PC pour saisir une liste de commandes.
Le microcontrôleur traite ces commandes et envoie les signaux nécessaires pour déplacer vos servos vers leurs positions souhaitées, le cas échéant. Vous devrez peut-être ajuster les valeurs d'entrée pour rendre vos commandes compatibles avec votre servomoteur.
Contrôleur logique programmable et servomoteurs
Bien que les microcontrôleurs soient parfaits pour les petites applications, les applications industrielles nécessitent un ensemble de commandes beaucoup plus complexe pour exécuter efficacement un volume élevé de servomoteurs.
De nombreuses applications industrielles de servomoteurs utilisent un automate programmable industriel (API) et un servovariateur pour la saisie de commandes complexes. Commencez par connecter votre automate programmable industriel (API) à votre servovariateur et configurez-le en fonction de celui-ci. La compatibilité des servovariateurs Simtach facilite leur mise en route. Une fois le variateur et l'emplacement configurés, vous pouvez commencer à programmer vos servomoteurs via votre API.
L'automate programmable peut être programmé via une interface graphique pour définir le positionnement, la vitesse et le couple spécifiques à l'application. Ces paramètres peuvent être intégrés au servomoteur, qui exécutera ensuite les commandes de manière autonome.
De nombreuses installations industrielles complexes utilisent des logiciels de contrôle de mouvement spécialisés qui optimisent l'efficacité de fonctions avancées telles que la synchronisation de nombreux servomoteurs et les réglages en temps réel. Ces logiciels sont généralement préprogrammés et intégrés à l'automate programmable.
Un servomoteur a-t-il besoin d'un pilote de moteur ?
Non, les servomoteurs ne nécessitent pas de pilote pour fonctionner. Cependant, un pilote les automatise, ce qui permet une utilisation plus efficace de plusieurs servomoteurs. Si vous souhaitez automatiser vos servomoteurs pour effectuer une tâche ou si vos servomoteurs sont utilisés dans un composant de fabrication automatisé, vous aurez besoin d'un pilote.
Les contrôleurs de moteur agissent comme le cerveau de vos servomoteurs. Ils alimentent le servomoteur et contrôlent son sens de rotation et sa position en traduisant les commandes d'entrée en signaux PWM nécessaires.
Les contrôleurs de moteur contrôlent la vitesse, la rotation et le couple des servomoteurs et constituent un élément clé de leur sécurité et de leur fonctionnalité. Sans variateur compatible, il est impossible d'automatiser vos servomoteurs. Un variateur facilement configurable peut considérablement améliorer l'efficacité et les applications potentielles de vos servomoteurs.
Où acheter des servomoteurs ?
Bien qu'il existe de nombreux fabricants de servomoteurs, Moteurs Simtach Simtach est un leader du secteur en matière de servomoteurs fiables, parfaitement adaptés à toutes les applications. Proposant des options CA et CC, Simtach a le servomoteur idéal pour vous.
Simtach propose également des variateurs de vitesse à courant alternatif et à courant continu pour vous aider à automatiser vos applications de servomoteur et à améliorer la précision de votre servomoteur.
Améliorez l'efficacité et la fiabilité de votre automatisation avec les solutions de haute qualité et abordables de Simtach.
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