Qu’est-ce qu’un servo-pilote ?
Un servo-pilote est un dispositif qui commande un servomoteur dans un système d’asservissement en fonction des valeurs définies par le contrôleur.
Un système d’asservissement est un système de motorisation indispensable dans les équipements industriels pour un contrôle rapide et précis, et il n’est pas exagéré de dire que c’est grâce aux servocommandes que cela est possible. Le rôle principal du servo-pilote est d’alimenter le servomoteur en énergie pour qu’il effectue son travail en fonction du couple de charge.
Il peut être divisé en deux parties : celle qui effectue la conversion de puissance et celle qui détecte l’état du moteur et effectue les calculs de contrôle.
Utilisations des servo-pilotes
Les servo-pilotes sont utilisés en association avec les moteurs dans les systèmes d’asservissement utilisés dans un large éventail de domaines, de l’équipement industriel aux machines-outils. Les robots industriels des usines de construction automobile en sont un exemple. Les robots industriels sont tenus de répéter avec précision des mouvements prédéterminés, et les mouvements sont incarnés afin d’atteindre cet objectif.
Pour ce faire, il faut fournir une puissance correspondant précisément à la charge des moteurs nécessaire à l’exécution des mouvements. Les servomoteurs surveillent l’état du moteur tout en fournissant la puissance correcte pour réaliser le mouvement et le couple jusqu’à la position déterminée.
Cette situation est utilisée dans un grand nombre d’autres situations où des mouvements de précision sont nécessaires, comme dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs et les appareils médicaux.
Principe des servo-pilotes
Le principe du servo-pilote réside dans le fonctionnement de l’amplificateur qui fournit un retour d’information électrique tout en surveillant étroitement l’état du moteur, tel que l’angle de rotation, sa vitesse et son courant, à l’aide de capteurs, afin de contrôler le moteur avec une grande précision. Un automate programmable (PLC) est généralement utilisé comme contrôleur pour réaliser cette opération d’amplification, en réglant les valeurs de consigne et en transmettant les informations.
Le servo-pilote fournit la puissance nécessaire pour contrôler la valeur de consigne cible, mais pour un contrôle plus précis, il est nécessaire de surveiller si le mouvement du servomoteur a atteint la valeur de consigne et de fournir un retour d’information approprié. C’est pourquoi les servocommandes sont généralement équipées d’un capteur intégré appelé codeur.
Un codeur comprend un disque avec une fente et une photodiode pour détecter la vitesse angulaire et la vitesse du moteur. Lorsque le disque tourne avec le rotor du moteur, le nombre de tours et la vitesse peuvent être contrôlés en détectant les signaux optiques qui passent à travers les fentes.
La photodiode détecte ces signaux optiques, les convertit en courant et les renvoie à la section amplificatrice. La section amplificateur utilise généralement un système PWM pour entraîner le moteur en convertissant le courant alternatif en courant continu, puis à la fréquence souhaitée. Ce bloc se compose d’une section convertisseur, d’une section circuit de lissage et d’une section onduleur. Les informations du codeur sont généralement renvoyées à la section du convertisseur.
Autres informations sur les servo-pilotes
1. Différences entre les variateurs et les servomoteurs
En termes de commande de moteur, les variateurs et les servomoteurs sont identiques, mais ils ont des caractéristiques très différentes et leurs utilisations peuvent être divisées en deux catégories principales.
Variateurs
Les variateurs sont utilisés dans un large éventail de domaines, des infrastructures sociales telles que les climatiseurs, les ascenseurs et les escaliers roulants aux équipements industriels et aux appareils ménagers. Ils se caractérisent par leur capacité à contrôler la vitesse des moteurs et à assurer un fonctionnement souple et stable, en particulier lorsqu’un fonctionnement continu est requis de manière régulière avec une faible consommation d’énergie.
Servos
Les servomoteurs se caractérisent par une grande précision, car le contrôle de la vitesse peut être ajusté avec précision. Les servomoteurs sont choisis lorsque la commande des mouvements de la machine en fonction de la position doit être effectuée à grande vitesse et avec une grande précision.
2. Contrôle par rétroaction du servo-pilote
Le contrôle en boucle fermée est normalement utilisé pour les servo-pilotes sur la base des informations du capteur provenant du codeur, mais dans la pratique, des écarts par rapport à l’opération souhaitée peuvent se produire même avec le contrôle par rétroaction en raison du rétrécissement de la pièce ou d’un désalignement entre les axes. C’est pourquoi il existe des servocommandes qui offrent diverses fonctions de compensation de phase.
Il existe également des applications où un contrôle fin de la vitesse angulaire est important, par exemple dans les temps de montée et de descente, en fonction du moment de la commande, pour raccourcir le temps jusqu’à ce que la vitesse ou l’angle de phase requis soit atteint, et pour garantir une vitesse constante pendant le fonctionnement normal.