Servomoteurs expliqués : fonctionnement et importance

Les enfants adorent les jouets. Ils jouent avec voitures, trains, animaux, poupées. Les jouets donnent non seulement du plaisir, mais aussi une chance d'explorer et développer l'intelligence. Certains bougent et font des tours si on met des piles. La plupart pensent que c'est l'électricité qui fait le tour. Mais il y a plus : l'électricité n'est qu'une partie de l'équation, l'autre partie vitale est un dispositif appelé le moteur. Un moteur convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Aujourd'hui, les moteurs ne sont pas seulement dans les jouets, mais dans beaucoup d'équipements industriels. Comme dans les jouets, ils alimentent et font bouger l'équipement. L'un d'eux est notre sujet : le servomoteur.

Qu'est-ce qu'un servomoteur ?

Un servomoteur est un type de moteur capable de tourner avec une grande précision. Il est courant qu'il intègre un circuit de contrôle fournissant un retour sur la position actuelle de l'arbre. C'est précisément ce retour qui permet une rotation si précise. Le servomoteur utilise une technique appelée mécanisme asservi (servo mechanism). Il peut faire tourner un objet à une distance et un angle spécifiques.

Si le moteur est alimenté en courant continu, c'est un servomoteur CC. Si alimenté en courant alternatif, c'est un servomoteur CA. L'arrangement d'engrenages permet de compacter un servomoteur à haut couple dans des boîtiers relativement petits et légers. Ces caractéristiques permettent son adoption pour : voitures jouets, hélicoptères, avions, robotique.

Qu'est-ce que le mécanisme asservi ?

En ingénierie de contrôle, le mécanisme asservi est un équipement automatique adoptant la technique de rétroaction négative de détection d'erreur pour modifier l'action du mécanisme. Pour fonctionner, il y a un encodeur intégré ou autre mécanisme de retour de position, appliqué sur les applications à déplacement contrôlé. Grâce à l'encodeur ou au retour de position, le mécanisme asservi s'assure que la sortie atteint l'effet souhaité.

Comment fonctionnent les servomoteurs ?

Avec la compréhension de base du mécanisme asservi, voyons comment le servomoteur fonctionne. À l'intérieur : moteur, potentiomètre, ensemble d'engrenages, circuit de contrôle. Le servomoteur fait partie d'un système en boucle fermée. Il fournit le couple et la vitesse requis par un contrôleur servo utilisant un dispositif de retour pour boucler la boucle. Le dispositif de retour donne des informations (courant, vitesse, position) au contrôleur. Celui-ci ajuste l'action du moteur selon les paramètres commandés.

Servomoteurs CA vs CC

CA = courant alternatif, CC = courant continu. Les deux utilisent le courant électrique pour produire des champs magnétiques tournants. Cette action produit une force mécanique de rotation dans l'induit (armature), situé sur le rotor ou stator autour de l'arbre. C'est un processus commun à plusieurs types de moteurs pour convertir l'énergie électrique en puissantes rafales de force, fournissant des niveaux dynamiques de vitesse ou puissance.