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 COMPRENDRE LES SERVOS - 2EME PARTIE

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rofra
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MessageSujet: COMPRENDRE LES SERVOS - 2EME PARTIE   Lun 11 Aoû - 11:21:30

COMPRENDRE LES SERVOS - PART 2


D'où vient le couple du servo?
Il dépend essentiellement de trois choses




  1. Le moteur
    Celui-ci a un couple qui lui est propre et qui est très largement inférieur à celui du servo en lui-même ( voir les engrenages).
    Son couple dépend de plusieurs paramètres, mais pour faire simple on va dire:


    • sa taille

    • sa vitesse de rotation (le fameux kV des moteurs), plus elle est faible, plus le couple est élevé et vice-versa

    • le courant admissible (avant qu'il crame )

    • la tension d'alimentation


  • La tension d'alimentation
    Plus la tension est élevée, plus le moteur tourne vite et plus il délivre de couple.

  • Les engrenages ou la cascade de pignons
    Ils servent à diminuer la vitesse de rotation du moteur, qui inutilisable en l'état pour le bras du servo, et par la même occasion à en augmenter le couple, qui est lui aussi trop faible pour nos applications. (je développerai ce sujet plus tard si vous le souhaitez)


  • La vitesse

    La "vitesse" du servo est une vitesse angulaire qui se mesure normalement en radian par seconde. Cette unité n'est pas communément utilisée et on connait plutôt les tours par minute.

    Dans le cas qui nous intéresse, on utilise une mesure "batarde", à savoir le temps que met le bras du servo pour parcourir 60°, soit 1/6 de tour.
    La plupart des constructeurs donnent des mesures pour 60° parcouru, mais il y a des petits malins comme Futaba qui commence à donner des mesures pour 45° (S3174SV), il faut donc rajouter 1/3 de la valeur pour pouvoir comparer avec un autre servo.
    Cette mesure est toujours donnée "à vide", à savoir sans aucune charge sur le servo.

    D'où vient la vitesse du servo?
    Ben c'est presque comme pour le couple:



    1. Le moteur
      Il a une vitesse de rotation qui est très largement supérieure à celui du servo en lui-même (voir les engrenages encore une fois).
      Sa vitesse vient essentiellement de:


      • sa construction "interne" qui définit la vitesse de rotation en fonction de la tension (toujours le fameux kV des moteurs)

      • la tension d'alimentation


  • La tension d'alimentation
    Plus la tension est élevée, plus le moteur tourne vite

  • Les engrenages ou la cascade de pignons
    Ils servent à diminuer la vitesse de rotation du moteur, qui inutilisable en l'état pour le bras du servo

  • Le rapport entre le couple et la vitesse: tout est dans l'engrenage

    Comme on l'a vu précédemment, le couple et la vitesse du servo dépendent presque des mêmes paramètres.

    Maintenant, si on prend un moteur donné, on va pouvoir construire, en jouant sur les engrenages, plusieurs servos différents allant de celui qui a beaucoup de couple, mais pas très rapide, à celui qui est très rapide, mais qui n'a pas beaucoup de couple...

    Oui, mais comment ça marche?
    Les petits moteurs électriques, qui sont utilisés dans les servos, n'ont pas des caractéristiques qui sont directement utilisables pour nos applications. Ils ont peu de couple et tourne relativement vite. L'idée est donc de diminuer leur vitesse et d'augmenter leur couple. Par chance cela va de paire

    Le principe est relativement simple à comprendre en ce qui concerne la réduction de vitesse de rotation, mais un peu moins pour l'augmentation du couple.



    Pour réduire la vitesse, on va mettre par exemple un pignon avec 10 dents sur l'axe du moteur et un autre pignon avec 200 dents sur l'axe de sortie. Ainsi le moteur devra faire 20 tours pour que l'axe de sortie n'en fasse qu'un seul et le tour est joué. Si le moteur fait 10 tours par seconde, l'axe de sortie fera 0.5 tour par seconde, ce qui représente 0.33s pour 60° (pas trop rapide le coco, mais c'est juste un exemple avec des chiffres qui sont faciles à gérer pour tout le monde).

    Pour expliquer l'augmentation du couple, on va rester sur le même exemple que ci-dessus. En mécanique, quand on parle pignons, roues dentées et autres, il y a certaines règles qui doivent être respectées, dont une qui dit que le diamètre d'un pignon est directement proportionnel à son nombre de dents. Ainsi, si notre pignon qui est sur l'axe moteur fait 4mm de diamètre, celui qui se trouve sur l'axe de sortie fait 80mm (oui il y a bien un os , ça ne rentre pas dans le servo , mais voir ci-dessous ), soit le même rapport de 1:20 que l'on avait précédemment avec les dents.

    Maintenant, c'est là que cela se complique et que vous allez devoir retourner à la définition du couple expliquée ci-dessus si nécessaire.

    En admettant que le moteur ait un couple de 0.08[kg cm], la force disponible au niveau des dents de son pignon sera de... de... de...??? Qui a suivi jusque là? Elle sera de 0.08/0.2=0.4kg (pour rappel le couple = force x bras de levier, donc si on extrait la force, on obtient force = couple/bras de levier et attention aux unités). Le bras de levier est égal au rayon du pignon (rayon = diamètre/2).
    Maintenant si on applique cette force sur le pignon de l'axe de sortie, on obtient un couple de 0.4 x 4 = 1.6[kg cm] sur l'axe de sortie.

    Maintenant, gardons le même moteur avec le même pignons de 10 dents sur son axe, mais on change le pignon de l'axe de sortie pour un de 150 dents.
    On obtient 0.66 tour/s, soit 0.25s pour 60° et 1.2[kg cm], donc un peu plus rapide, mais moins de couple.

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    Raph
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    MessageSujet: Re: COMPRENDRE LES SERVOS - 2EME PARTIE   Lun 11 Aoû - 12:31:42

    N'aurais tu pas été prof dans une autre vie Roland ? car tes explications en sont digne !
    En tout cas cela nous donne une idée beaucoup plus clair pour l'achat de nos servos.

    Merci beaucoup Roland tu es un chef  Wink 
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    MessageSujet: Re: COMPRENDRE LES SERVOS - 2EME PARTIE   Lun 11 Aoû - 12:59:26

    C'est sur, moi j'achetais des servos jusque maintenant sans savoir.

    Merci rofra.
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    rofra
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    MessageSujet: Re: COMPRENDRE LES SERVOS - 2EME PARTIE   Lun 11 Aoû - 14:19:08

    Bonjour

    Dans une période de ma vie professionnelle, c'est vrai que pendant quelques années, j'ai donné cours dans une école professionnelle, mais pas sur les servos ??????
    C'était dans le domaine mécanique moteurs et machines outils.
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    Raph
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    MessageSujet: Re: COMPRENDRE LES SERVOS - 2EME PARTIE   Lun 11 Aoû - 14:31:35

    Il me semblais bien qu'il y avait un petit quelque chose en toi, car tu as l'art de très bien expliquer les choses et je t'en remercie Roland  Wink 
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