1. Principe de fonctionnement du servo
Un servomoteur est un type de servovariateur de position (angle), composé d'éléments de commande électroniques et mécaniques. Lorsqu'un signal de commande est appliqué, la partie électronique ajuste l'angle de rotation et la vitesse de rotation du moteur à courant continu selon les instructions du contrôleur. Ces informations sont ensuite converties en déplacement de la surface de commande et en variations d'angle correspondantes par la partie mécanique. L'arbre de sortie du servomoteur est relié à un potentiomètre de retour de position, qui renvoie le signal de tension correspondant à l'angle de sortie à la carte de commande, assurant ainsi une régulation en boucle fermée.
2. Application aux véhicules aériens sans pilote
L'utilisation des servomoteurs dans les drones est vaste et cruciale, et se manifeste principalement dans les aspects suivants :
1. Commande de vol (commande du gouvernail)
① Contrôle du cap et du tangage : Le servomoteur du drone sert principalement à contrôler le cap et le tangage en vol, à l’instar du volant d’une voiture. En modifiant la position des gouvernes (gouvernail et profondeur) par rapport au drone, le servomoteur génère les manœuvres nécessaires, ajuste l’attitude de l’appareil et contrôle sa direction. Le drone peut ainsi suivre une trajectoire prédéfinie, effectuer des virages stables et décoller ou atterrir en douceur.
② Ajustement d'attitude : En vol, les drones doivent constamment ajuster leur attitude pour s'adapter à des environnements complexes. Le servomoteur contrôle avec précision les variations d'angle de la gouverne afin d'assurer un ajustement rapide de l'attitude du drone, garantissant ainsi la stabilité et la sécurité du vol.
2. Commande des gaz du moteur
En tant qu'actionneur, le servo reçoit des signaux électriques du système de commande de vol pour contrôler avec précision les angles d'ouverture et de fermeture des papillons des gaz et des portes d'air, ajustant ainsi l'alimentation en carburant et le volume d'admission, permettant un contrôle précis de la poussée du moteur et améliorant les performances de vol et le rendement énergétique de l'aéronef.
Ce type de servomoteur présente des exigences très élevées en matière de précision, de vitesse de réponse, de résistance aux séismes, de résistance aux hautes températures, d'anti-interférences, etc. Actuellement, DSpower a surmonté ces défis et a atteint une maturité suffisante pour des applications de production en série.
3. Autres contrôles structurels
① Rotation de la nacelle : Sur les drones équipés d’une nacelle, le servomoteur assure également le contrôle de sa rotation. En contrôlant les rotations horizontale et verticale de la nacelle, le servomoteur permet un positionnement précis de la caméra et un ajustement de l’angle de prise de vue, garantissant ainsi des images et des vidéos de haute qualité pour des applications telles que la photographie aérienne et la surveillance.
② Autres actionneurs : Outre les applications mentionnées ci-dessus, les servomoteurs peuvent également être utilisés pour contrôler d'autres actionneurs de drones, tels que des dispositifs de lancement, des dispositifs de verrouillage de tablier, etc. La mise en œuvre de ces fonctions repose sur la haute précision et la fiabilité du servomoteur.
2. Type et sélection
1. Servomoteur PWM : Sur les drones de petite et moyenne taille, le servomoteur PWM est largement utilisé en raison de sa grande compatibilité, de sa puissance élevée et de sa simplicité de commande. Les servomoteurs PWM sont contrôlés par des signaux de modulation de largeur d'impulsion (PWM), ce qui leur confère une vitesse de réponse rapide et une grande précision.
2. Servomoteurs de bus : Pour les drones de grande taille ou ceux nécessitant des actions complexes, les servomoteurs de bus constituent une solution optimale. Utilisant une communication série, ils permettent de contrôler plusieurs servomoteurs de manière centralisée via une carte de contrôle principale. Ils emploient généralement des codeurs magnétiques pour le retour d'information de position, offrant ainsi une précision accrue et une durée de vie plus longue. De plus, ils peuvent fournir des données variées pour un meilleur suivi et un contrôle plus précis de l'état de fonctionnement des drones.
3. Avantages et défis
L'utilisation de servomoteurs dans le domaine des drones présente des avantages considérables : compacité, légèreté, structure simple et facilité d'installation. Cependant, le développement et la démocratisation constants de la technologie des drones ont engendré des exigences accrues en matière de précision, de stabilité et de fiabilité des servomoteurs. Par conséquent, lors du choix et de l'utilisation de servomoteurs, il est essentiel de prendre en compte les besoins spécifiques et l'environnement d'utilisation du drone afin de garantir un fonctionnement sûr et stable.
DSpower a développé la série de servomoteurs « W » pour drones, avec un boîtier entièrement métallique et une résistance aux très basses températures jusqu'à -55 °C. Ils sont tous contrôlés par bus CAN et bénéficient d'un indice de protection IPX7 contre l'eau. Ils offrent une haute précision, une réponse rapide, une résistance aux vibrations et aux interférences électromagnétiques. N'hésitez pas à nous contacter pour toute information.
En résumé, l'utilisation des servomoteurs dans le domaine des drones ne se limite pas aux fonctions de base telles que le pilotage et le contrôle d'attitude, mais englobe également de multiples aspects comme l'exécution d'actions complexes et un contrôle de haute précision. Avec les progrès technologiques constants et la diversification des applications, les perspectives d'utilisation des servomoteurs dans le domaine des drones seront encore plus prometteuses.
Date de publication : 23 septembre 2024