Pourquoi les servos RC bavardent-ils ?


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Les voitures radiocommandées (ou voitures RC en abrégé) sont des modèles réduits de voitures ou de camions qui peuvent être contrôlés à distance à l'aide d'un émetteur spécialisé ou d'une télécommande. Le terme « RC » a été utilisé pour signifier à la fois « télécommandé » et « radiocommandé », où « télécommandé » comprend les véhicules qui sont contrôlés par radio, infrarouge ou une connexion filaire physique (cette dernière est désormais obsolète). L'utilisation courante de "RC" aujourd'hui se réfère généralement uniquement aux véhicules contrôlés par radio, et cet article se concentre uniquement sur les véhicules contrôlés par radio.

Alors pourquoi les servos RC bavardent-ils ?

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles un servo RC bavarde. La raison principale est que votre dérivée est trop élevée. Si cela se produit, vous devez réduire votre dérivée, vérifier votre boucle actuelle ou essayer un échantillonnage différent.

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Si vous souhaitez en savoir plus sur les raisons pour lesquelles les servos RC bavardent, continuez à lire et regardez cette vidéo !

RC Cars

Les voitures RC sont alimentées par diverses sources. Les modèles électriques sont alimentés par des moteurs électriques petits mais puissants et des cellules rechargeables au nickel-cadmium, au nickel-hydrure métallique ou au lithium-polymère. Il existe aussi des moteurs électriques à balais ou brushless. Les moteurs brushless sont plus puissants et efficaces, mais aussi beaucoup plus chers que les moteurs à balais. La plupart des modèles à essence utilisent des moteurs à bougies de préchauffage, de petits moteurs à combustion interne alimentés par un mélange spécial de nitrométhane, de méthanol et d'huile (dans la plupart des cas, un mélange d'huile de ricin et d'huile synthétique). Celles-ci sont appelées voitures « nitro ». 

Récemment, des modèles exceptionnellement grands ont été introduits qui sont alimentés par de petits moteurs à essence, similaires aux moteurs de coupe-bordures, qui utilisent un mélange d'huile et d'essence. Les voitures électriques sont généralement considérées comme plus faciles à utiliser que les modèles à essence, mais peuvent être tout aussi complexes à des niveaux de budget et de compétence plus élevés. Les modèles électriques et nitro peuvent être très rapides, bien que l'électrique soit plus facile à mettre à niveau et plus polyvalent.

Dans ces deux catégories, les deux sur la route et un véhicules hors route sont disponibles. Les modèles tout-terrain, qui sont construits avec des suspensions tout-terrain entièrement fonctionnelles et une large sélection de pneus, peuvent être utilisés sur différents types de terrains. Les voitures routières, avec une suspension beaucoup moins robuste, sont limitées aux surfaces lisses et pavées. Il existe également des voitures de rallye, qui se situent quelque part entre la route et le tout-terrain et peuvent être conduites sur du gravier, de la terre ou d'autres surfaces meubles. Au cours de la dernière décennie, les progrès des véhicules "sur route" ont rendu leur suspension aussi réglable que de nombreuses voitures de course à grande échelle, aujourd'hui.

Servomoteur RC           

Un servo bavardant est le problème le plus courant rencontré par les ingénieurs lors de l'utilisation de leur machine. Ce broutage est non seulement gênant, mais il peut également entraîner une augmentation de l'usure du moteur et de l'amplificateur.

Ce problème vient de plusieurs domaines. Nous passerons en revue ces raisons ci-dessous. 

  • Réduisez votre terme dérivé            

Lors de l'utilisation du contrôle proportionnel, intégral, dérivé (PID) toujours populaire, une valeur élevée pour le nom dérivé a tendance à faire vibrer le moteur. Et dans le pire des cas, cela ressemble à un sac de roulements à billes. Essayez de réduire votre terme dérivé en combinaison avec votre gain proportionnel pour réduire le bruit.

Si le bruit disparaît, mais que les performances ne sont pas à votre niveau, prenez en compte deux ensembles de paramètres d'asservissement. C'est un ensemble actif et un ensemble de maintien. De nombreuses applications acceptent un peu de bruit pendant le mouvement, mais doivent être silencieuses tout en maintenant la position.

L'utilisation d'un ensemble de maintien moins agressif et plus silencieux peut être une bonne solution puisque le servo n'a généralement pas à faire beaucoup de travail pour maintenir l'axe dans la même position.

  • Vérifiez votre boucle actuelle      

Si la position PID est bien configurée, une partie ou la totalité du bruit peut provenir d'un circuit de courant trop agressif. Si vous utilisez un amplificateur numérique, essayez de diminuer les gains de la boucle de courant. Ou refaire le tuner automatique avec un réglage peu agressif, si cette quantité de contrôle est disponible.

La boucle de courant est l'endroit où le caoutchouc électromagnétique frappe le chemin, et des pointes importantes de la tension envoyée au moteur peuvent faire en sorte que le moteur agisse comme un haut-parleur.

Les moteurs linéaires semblent être particulièrement sensibles à cela, et la raison pourrait être que leur disposition mécanique est similaire à la caisse de résonance.

Un test plus rapide qui peut confirmer un diagnostic de boucle de courant consiste à désactiver la boucle de courant en faisant fonctionner l'amplificateur en mode tension uniquement.

Tous les haut-parleurs ne permettent pas cette option, et s'ils le font, vous devrez probablement réajuster la boucle de position pour obtenir des résultats globaux comparables. En effet, le gain de l'amplificateur peut être très différent avec et sans circuit de courant activé.

  • Essayez un temps d'échantillonnage différent           

Changer le temps de boucle d'asservissement central, ou le temps d'échantillonnage dérivé s'il peut être ajusté, peut aider avec un bruit audible. Même si le mouvement n'est pas plus correct, le pitch a un impact significatif sur le bruit perçu. Les systèmes modernes ont tendance à fonctionner à des vitesses de boucle d'asservissement très élevées, dont une grande partie est nécessaire dans une application standard.

Lorsque vous diminuez le taux de boucle d'asservissement, assurez-vous de réajuster vos paramètres PID tandis que le terme proportionnel peut ou non affecter les valeurs intégrales et dérivées car elles dépendent du temps.

  • Filtres fantaisie        

Il existe des stratégies de filtrage que vous pouvez essayer, mais celles-ci ont généralement leurs inconvénients. L'approche la plus courante applique un filtrage spécifique à la fréquence. Cela se fait généralement via un filtre bi-quad. Si votre système les prend en charge, vous pouvez essayer de construire un filtre passe-bas ou passe-bande pour voir s'ils le peuvent.

Une autre modification de filtre efficace pour réduire le bruit est appelée bande morte intégrale. Vous pouvez l'utiliser soit dans la boucle de courant, soit dans la boucle de position. Cette technique indique à l'intégrateur de ne pas se soucier des petites quantités de liquidation et de n'intervenir que pour des corrections plus importantes.

Il a pour effet de diminuer la fréquence des petites commandes correctives, réduisant ainsi le bruit.

  • Commutation sinusoïdale

Les moteurs à courant continu sans balais qui sont commutés avec une commande traditionnelle à 6 étapes sont susceptibles d'ajouter de l'instabilité. Et donc, du bruit aux limites du capteur hall.

Au fur et à mesure que le moteur tourne, lors de l'entrée dans chaque nouvel état de hall, le courant circulant dans les bobines change brusquement. C'est ce qui fait avancer la commutation au fur et à mesure que le moteur tourne.

Mais si votre position finale demandée tombe sur une telle limite de hall, le moteur peut devenir instable lorsque le servo-contrôleur essaie de maintenir la position. Les boucles d'asservissement aiment avoir de belles courbes de réponse proportionnelles.

La commutation sinusoïdale ou d'autres techniques comme le contrôle oriental de champ qui font avancer l'angle de phase par petits incréments éliminent ce problème.

Le moteur et l'amplificateur deviennent trop chauds

Lors du travail, les moteurs et les amplificateurs génèrent de la chaleur. Une grande quantité de chaleur provient du fonctionnement inefficace et peut être évitée ou minimisée.

Notez que de nombreuses raisons qui peuvent surchauffer le moteur peuvent également surchauffer l'amplificateur. Donc, sauf indication contraire, les éléments ci-dessous ont tendance à améliorer les performances du moteur et de l'ampli.

  • Augmenter l'inductance efficace de la bobine

Les moteurs modernes tendent vers des inductances plus faibles. Bien que sain pour les performances de mouvement, moins d'inductance rend le travail des circuits de contrôle de courant difficile.

Pour une large classe d'amplificateurs à découpage, une faible inductance de bobine signifie une large ondulation de courant à chaque cycle de commutation marche/arrêt de l'ampli. Ces inducteurs ralentiront la montée et la chute du courant de commutation, réduisant ainsi l'ondulation et réduisant la génération de chaleur dans la plupart des cas.

  • Commutation à un taux de modulation de largeur d'impulsion plus élevé

Une façon simple de minimiser l'ondulation du courant consiste à augmenter la fréquence de commutation de votre entraînement ou à sélectionner un nouveau trajet avec une fréquence de commutation plus élevée. Une fréquence de commutation plus élevée réduira l'amplitude de l'ondulation du courant due à la commutation, et réduira ainsi la génération de chaleur résiduelle.

  • Essayez une autre technique de contrôle du courant

Cela n'est peut-être possible que si vous construisez votre lecteur. Mais les configurations d'amplificateurs à découpage comme les ponts en H, qui sont couramment utilisés pour gérer les bobines de moteurs pas à pas et de servomoteurs à courant continu, peuvent être contrôlées de nombreuses manières différentes.

Utiliser un couple de maintien avec des moteurs pas à pas

Le moteur pas à pas a ses propres problèmes de génération de chaleur. Lors du déplacement d'une charge, les moteurs pas à pas présentent généralement un inconvénient thermique par rapport aux servomoteurs, car les moteurs pas à pas doivent être entraînés avec un courant capable de surmonter la force de résistance la plus élevée possible de l'axe, que l'alimentation soit présente ou non à un moment donné.

Une approche pour réduire la génération de chaleur des moteurs pas à pas consiste à rappeler qu'en fonctionnement dynamique, de nombreux axes de la machine auront des temps d'arrêt.

Dans ce cas, la commutation du moteur pas à pas sur la commande de maintien inférieure réduira la génération de chaleur moyenne. Vous voulez un couple de maintien suffisant pour empêcher la charge de bouger, mais une valeur suffisante pour réduire la production de chaleur lorsque l'axe est au repos.

Matt Robb

J'aime passer du temps avec ma femme et mes 3 enfants. Il n'y a pas de meilleur moyen de les sortir du canapé et de sortir que de prendre les voitures ou le bateau RC et de profiter du soleil !

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