Bases et applications des servocommandes

20 septembre 2021 John Braun

Les servocommandes sont omniprésentes dans la technologie et la fabrication, grâce à leur haut niveau de précision. L'utilisation de ces dispositifs ne devrait que croître, le marché mondial devant dépasser les 19 milliards de dollars en 2026. Mais qu'est-ce qu'une servocommande ? Comment fonctionne-t-elle ?

Pour répondre à ces questions et à bien d'autres, nous explorerons les bases principales des servocommandes. Nous examinerons également les systèmes qui utilisent ces dispositifs et quelques-unes des différentes applications des servocommandes.

Qu'est-ce qu'une servocommande ?

Une servocommande est un petit ordinateur qui contrôle automatiquement la vitesse, le couple et la position d'un moteur. Elle est composée de microchips, de cartes de circuits imprimés, de fils et de connecteurs.

Comment fonctionne une servocommande ?

Une servocommande module la tension et le courant de l'alimentation électrique pour contrôler un moteur et fonctionne dans le cadre d'un système plus vaste.

Qu'est-ce qu'un système de servocommande ?

Un système de servocommande est un système automatisé en boucle fermée conçu pour faciliter les mouvements précis d'un moteur. En plus d'une commande, un système comprend :

Un panneau d'interface où un opérateur saisit une commande
Un contrôleur où cette entrée est reçue et convertie en données que le système peut utiliser
Un moteur haute puissance qui fournit des mouvements exacts
Un codeur qui est fixé à l'arrière du moteur et fournit un retour d'information au reste du système en fonction de la position
Un mécanisme qui est alimenté et déplacé par le moteur

Aussi appelé amplificateur, la commande prend l'ordre du contrôleur et l'amplifie en messages haute tension pour gérer le couple, la puissance et la vitesse du moteur.

Le codeur est à l'origine de la précision de ces systèmes. Les systèmes en boucle ouverte sans codeur continuent de fonctionner quel que soit le résultat. Imaginez un chauffe-eau qui continue de chauffer l'eau indéfiniment jusqu'à ce que l'utilisateur l'éteigne manuellement.

Dans un système en boucle fermée, un codeur surveille la sortie et le retour d'information afin que le système puisse ajuster ses actions en conséquence. Cela serait comparable à un chauffe-eau qui chauffe l'eau jusqu'à une température prédéfinie, puis s'arrête automatiquement une fois cette température atteinte.

La commande fonctionne avec le codeur, prenant les informations fournies, les traitant et renvoyant des messages au codeur pour affiner la vitesse et la position du moteur.

Dans certains cas, les commandes peuvent être combinées avec des contrôleurs servo pour réduire l'espace occupé par le système.

Quelles sont les applications des servocommandes ?

Maintenant que nous connaissons les bases, examinons les applications des servocommandes. La technologie est peut-être simple, mais elle est utilisée dans des technologies et des machines hautement spécialisées que vous pourriez rencontrer quotidiennement. Certaines des applications les plus courantes incluent :

Machines

La découpe de matières premières et de métaux en formes précises est essentielle dans la fabrication. Sans cette précision, les pièces des machines ne s'assembleront pas correctement, ce qui entraînera des machines défectueuses au mieux et dysfonctionnelles au pire. Un système servo est essentiel pour tout équipement utilisé pour créer ces pièces, y compris :

Les découpeuses
Les rectifieuses
Les tours
Les poinçonneuses
Les presses
Les fraiseuses

Les systèmes servo sont également fortement impliqués dans l'usinage par commande numérique (CNC), l'un des processus les plus cruciaux de la fabrication aujourd'hui.

Automatisation des entrepôts

Dans l'industrie de la manutention, de plus en plus d'entrepôts se tournent vers l'automatisation pour améliorer les flux de travail et l'efficacité. Certains systèmes d'automatisation incluent un système de préparation de commandes « goods-to-person » (GTP) dans lequel des robots autonomes aident à déplacer les produits des étagères vers les employés.

Étant donné que la plupart des clients préfèrent éviter d'écraser leurs produits, la précision est primordiale en ce qui concerne la manière dont ces machines ramassent et transportent les articles. Les systèmes servo offrent la précision nécessaire pour accomplir le travail.

Systèmes de positionnement d'antennes

Il est facile d'associer les satellites à des fonctions scientifiques hautement spécialisées ou à une mauvaise réception télévisuelle. Mais les satellites sont une partie vitale de nos tâches quotidiennes, telles que :

La surveillance météorologique
Le GPS et autres systèmes de navigation
La radio
Les communications en vol avec les avions
Les transactions aux guichets automatiques

Ces éléments ne peuvent pas fonctionner sans des systèmes autonomes de positionnement d'antennes qui inclinent avec précision les antennes paraboliques vers le ciel. Les commandes aident à positionner les antennes paraboliques et à effectuer des ajustements précis en fonction des retours d'information du système.

Caméras

Nous tenons souvent pour acquis la facilité avec laquelle une caméra fait la mise au point lors de la prise d'une photo. De nos jours, les caméras sont équipées de l'autofocus, qui ajuste la distance entre les objectifs d'une caméra jusqu'à obtenir une image parfaitement nette.

Pour qu'une telle fonction fonctionne correctement, il faut un système capable d'effectuer les plus petits mouvements et de les ajuster à la volée, en fonction des retours d'information de l'image. Les commandes répondent à ce besoin et se trouvent dans la plupart des caméras avec autofocus.

Imprimantes

La technologie d'impression a parcouru un long chemin depuis la presse à imprimer. La technologie d'impression numérique permet une vitesse et une précision incroyables, même pour les travaux les plus compliqués. L'impression 3D nous permet d'imprimer de tout, des supports de téléphone aux prothèses.

Ces deux processus (mais surtout l'impression 3D) nécessitent un retour d'information continu entre l'ordinateur et l'imprimante pour restituer l'image ou l'objet avec précision. C'est une autre occasion pour les commandes de briller, et on les trouve souvent sur les extrudeuses des imprimantes 3D.

Détonation de bombe

Une explosion est une force puissante. Pour cette raison, elle peut rapidement devenir incontrôlable avec des conséquences mortelles. Néanmoins, une grande variété d'industries utilisent régulièrement des explosifs, y compris :

L'exploitation minière
La lutte contre les incendies
La construction
La fabrication
L'extraction de carrières
Le contrôle des avalanches
L'armée

Le contrôle des explosions est une science délicate qui nécessite souvent des robots dotés d'une technologie de détonation de bombe raffinée. Beaucoup de ces robots utilisent des commandes pour garantir les mouvements les plus précis possibles.

Ascenseurs

Malgré le nombre important de personnes qui craignent les ascenseurs, aucune chute libre d'ascenseur n'a été signalée depuis 1945, et pour de bonnes raisons. Les ascenseurs contiennent une pléthore de dispositifs de sécurité, y compris des câbles qui peuvent chacun supporter le poids d'une voiture et des freins de sécurité spécialement conçus.

Les servomoteurs agissent également comme un dispositif de sécurité supplémentaire pour les ascenseurs en aidant à assurer des mouvements précis tout au long du trajet. Et les systèmes servo aident à surveiller la vitesse de l'ascenseur pendant son déplacement.

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