I. Différences entre les moteurs pas à pas et les servomoteurs et servomoteurs

Moteur pas à pas : est le signal d'impulsion électrique en déplacement angulaire ou en déplacement linéaire des pièces du moteur pas à pas de l'élément de commande en boucle ouverte. En termes simples, il s'appuie sur le signal d'impulsion électrique pour contrôler l'angle et le nombre de tours. Il s'appuie donc uniquement sur le signal d'impulsion pour déterminer le degré de rotation. Puisqu’il n’y a pas de capteur, l’angle d’arrêt peut dévier. Cependant, le signal d'impulsion précis minimise l'écart.

Servomoteur : comptez sur le circuit de servocommande pour contrôler la vitesse du moteur, via le capteur pour contrôler la position de rotation. Le contrôle de position est donc très précis. Et la vitesse de rotation est également variable.

Servo (Servo électronique) : Le composant principal du servo est le servomoteur. Il contient un circuit de commande de servomoteur + un ensemble de réducteurs. Oh ouais, le servomoteur n'a pas de réducteur. Et le servo a un jeu de réducteurs.

Dans le cas d'un servo de limite, il s'appuie sur un potentiomètre sous l'arbre de sortie pour déterminer l'angle de braquage du bras de gouverne. Le contrôle du signal d'asservissement est un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM), où un microcontrôleur peut facilement générer ce signal.

II. Principe de base du moteur pas à pas

Comment ça marche :

Normalement, le rotor d'un moteur est un aimant permanent et lorsque le courant circule dans les enroulements du stator, les enroulements du stator produisent un champ magnétique vectoriel. Ce champ magnétique entraînera une rotation du rotor d'un angle, de sorte que la direction de la paire de champs magnétiques du rotor sera la même que la direction du champ magnétique du stator. Lorsque le champ magnétique vectoriel du stator tourne d’un angle. Le rotor tourne également d'un angle avec ce champ magnétique. Pour chaque impulsion électrique d’entrée, le moteur tourne d’un pas angulaire vers l’avant. Son déplacement angulaire de sortie est proportionnel au nombre d'impulsions d'entrée, et sa vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence des impulsions. En modifiant l'ordre dans lequel les enroulements sont alimentés, le moteur s'inverse. Par conséquent, le nombre et la fréquence des impulsions ainsi que l'ordre d'excitation des enroulements de chaque phase du moteur peuvent être contrôlés pour contrôler la rotation du moteur pas à pas.

Principe de génération de chaleur :

On voit généralement toutes sortes de moteurs, les internes sont un noyau de fer et une bobine d'enroulement. La résistance d'enroulement, la puissance produira une perte, la taille de la perte et la résistance et le courant est proportionnel au carré, ce qui est souvent appelé perte de cuivre, si le courant n'est pas le courant continu ou sinusoïdal standard, produira également une perte harmonique ; Le noyau a un effet de courants de Foucault d'hystérésis, dans le champ magnétique alternatif produira également une perte, la taille du matériau, le courant, la fréquence, la tension liée, ce qui est appelé perte de fer. La perte de cuivre et la perte de fer se manifesteront sous forme de génération de chaleur, affectant ainsi l'efficacité du moteur. Le moteur pas à pas recherche généralement la précision de positionnement et la sortie de couple, l'efficacité est relativement faible, le courant est généralement plus important et les composantes harmoniques sont élevées, la fréquence du courant alternant avec la vitesse et le changement, de sorte que les moteurs pas à pas ont généralement une situation de chaleur et la situation est plus grave que le moteur à courant alternatif général.

III. Construction du gouvernail

Le servo est principalement composé d'un boîtier, d'un circuit imprimé, d'un moteur d'entraînement, d'un réducteur et d'un élément de détection de position. Son principe de fonctionnement est que le récepteur envoie un signal au servo, et le circuit intégré sur le circuit imprimé entraîne le moteur sans noyau à commencer à tourner, et la puissance est transmise au bras oscillant via le réducteur, et en même temps, le détecteur de position renvoie un signal pour déterminer s'il est arrivé au positionnement ou non. Le détecteur de position est en fait une résistance variable. Lorsque le servo tourne, la valeur de la résistance change en conséquence et l'angle de rotation peut être connu en détectant la valeur de la résistance. Le servomoteur général est un mince fil de cuivre enroulé autour d'un rotor à trois pôles, lorsque le courant traverse la bobine, il génère un champ magnétique et la périphérie de l'aimant du rotor produit une répulsion, qui à son tour génère la force de rotation. Selon la physique, le moment d'inertie d'un objet est directement proportionnel à sa masse, donc plus la masse de l'objet à faire tourner est grande, plus la force requise est grande. Afin d'obtenir une vitesse de rotation rapide et une faible consommation d'énergie, le servo est constitué de fins fils de cuivre torsadés dans un cylindre creux très fin, formant un rotor creux très léger sans pôles, et des aimants sont placés à l'intérieur du cylindre, qui est le moteur à coupelle creuse.

Afin de s'adapter à différents environnements de travail, il existe des servos dotés de conceptions étanches à l'eau et à la poussière ; et en réponse aux différentes exigences de charge, il existe des engrenages en plastique et en métal pour les servos, et les engrenages métalliques pour les servos sont généralement à couple élevé et à grande vitesse, avec l'avantage que les engrenages ne seront pas ébréchés en raison de charges excessives. Les servos de qualité supérieure seront équipés de roulements à billes pour rendre la rotation plus rapide et plus précise. Il y a une différence entre un roulement à billes et deux roulements à billes, bien sûr les deux roulements à billes sont meilleurs. Les nouveaux servos FET utilisent principalement le FET (Field Effect Transistor), qui présente l'avantage d'une faible résistance interne et donc de moins de perte de courant que les transistors normaux.

IV. Principe de fonctionnement du servo

De l'onde PWM dans le circuit interne pour générer une tension de polarisation, le générateur de contacteur via le réducteur pour entraîner le potentiomètre à se déplacer, de sorte que lorsque la différence de tension est nulle, le moteur s'arrête, de manière à obtenir l'effet d'asservissement.

Les protocoles des servos PWM sont tous les mêmes, mais les derniers servos apparus peuvent être différents.

Le protocole est généralement le suivant : largeur de haut niveau en 0,5 ms ~ 2,5 ms pour contrôler le servo pour qu'il tourne sous différents angles.

V. Comment fonctionnent les servomoteurs

La figure ci-dessous montre un circuit de commande de servomoteur réalisé avec un amplificateur opérationnel de puissance LM675, et le moteur est un servomoteur à courant continu. Comme le montre la figure, l'amplificateur opérationnel de puissance LM675 est alimenté en 15 V, et la tension de 15 V est ajoutée à l'entrée en phase de l'amplificateur opérationnel LM675 via RP 1, et la tension de sortie du LM675 est ajoutée à l'entrée du servomoteur. Le moteur est équipé d'un générateur de signaux de mesure de vitesse pour une détection en temps réel de la vitesse du moteur. En fait, le générateur de signaux de vitesse est une sorte de générateur et sa tension de sortie est proportionnelle à la vitesse de rotation. La sortie de tension du générateur de signal de mesure de vitesse G est renvoyée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel en tant que signal d'erreur de vitesse après un circuit diviseur de tension. La valeur de tension définie par le potentiomètre de commande de vitesse RP1 est ajoutée à l'entrée en phase de l'amplificateur opérationnel après division de tension par R1.R2, ce qui est équivalent à la tension de référence.

Schéma de commande du servomoteur

Servomoteur : Indiqué par la lettre M pour servomoteur, c'est la source d'alimentation du système d'entraînement. Amplificateur opérationnel : désigné par le nom du circuit, c'est-à-dire LM675, est un amplificateur dans le circuit de servocommande qui fournit le courant d'entraînement du servomoteur.

Potentiomètre de commande de vitesse RP1 : règle la tension de référence de l'amplificateur opérationnel dans le circuit, c'est-à-dire le réglage de la vitesse. Potentiomètre de réglage du gain de l'amplificateur RP2 : utilisé dans le circuit pour affiner respectivement le gain de l'amplificateur et la taille du signal de retour de vitesse.

Lorsque la charge du moteur change, la tension renvoyée à l'entrée inversée de l'amplificateur opérationnel change également, c'est-à-dire que lorsque la charge du moteur augmente, la vitesse diminue et la tension de sortie du générateur de signal de vitesse diminue également, de sorte que la tension à l'entrée inversée de l'amplificateur opérationnel diminue, et la différence entre cette tension et la tension de référence augmente, et la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel augmente. Inversement, lorsque la charge diminue et que la vitesse du moteur augmente, la tension de sortie du générateur de signal de mesure de vitesse augmente, la tension de rétroaction ajoutée à l'entrée inversée de l'amplificateur opérationnel augmente, la différence entre cette tension et la tension de référence diminue, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel diminue et la vitesse du moteur diminue en conséquence, de sorte que la vitesse de rotation puisse être stabilisée automatiquement à la valeur définie.