L'activation et la désactivation d'un signal numérique produisent l'équivalent d'un signal continu analogique. La variation du rapport entre le temps d'activation et le temps de désactivation permet de commander le déplacement d'un actionneur linéaire vers une position spécifique. Cette technique est appelée Modulation de largeur d'impulsion, ou PWM, et c'est l'une des méthodes de contrôle les plus utilisées dans les conceptions à base de microcontrôleurs.
Pour les ingénieurs et les fabricants travaillant avec des micro-actionneurs linéaires Actuonix, la modulation de largeur d'impulsion (PWM) via l'interface servo RC est une méthode pratique et peu gourmande en câblage pour obtenir un contrôle de position précis à partir d'un Arduino, d'un contrôleur de vol ou de tout récepteur RC standard.
Comment fonctionne la modulation de largeur d'impulsion (PWM) dans un actionneur
Le signal PWM du servomoteur RC fonctionne à une fréquence de 50 Hz. Chaque impulsion dure entre 1 ms et 2 ms. Une impulsion de 1 ms commande la rétraction complète de l'actionneur. Une impulsion de 2 ms commande son extension complète. Les impulsions de durée intermédiaire déplacent l'actionneur proportionnellement vers une position intermédiaire.
Ce signal utilise généralement des niveaux logiques de 0 à 5 V, mais nos actionneurs de la série R acceptent d'autres niveaux, comme 0 à 3.3 V. Le contrôleur intégré analyse chaque impulsion entrante, la compare à la position actuelle de la tige via le potentiomètre interne et actionne le moteur jusqu'à ce que la tige atteigne la position souhaitée. La position est codée par la largeur d'impulsion et non par le rapport cyclique.
Quels modèles Actuonix prennent en charge la modulation de largeur d'impulsion (PWM) ?
Le Modèles de la série R Accepte directement le PWM des servos RC. L12-R et L16-R Ils sont dotés de contrôleurs de position internes et sont conçus pour remplacer directement les servos rotatifs RC standard, ce qui les rend immédiatement compatibles avec tout récepteur RC ou microcontrôleur qui émet un signal servo standard.
Le P16-R et P8-P obtenir le même résultat en utilisant un P16-P L'actionneur est associé à la carte de contrôle RC externe Actuonix (Ext-R) et fonctionne de manière identique aux autres modèles de la série R à des fins de contrôle PWM.
Le L12-I Il prend également en charge l'interface servo RC sur la broche 4. À la mise sous tension, l'actionneur analyse les broches d'entrée et se configure automatiquement selon le premier mode d'interface détecté : servo RC, analogique 0-5 V ou 4-20 mA. Une fois configuré, les autres modes d'entrée sont désactivés jusqu'à la prochaine mise sous tension. La série I est uniquement disponible dans la gamme de produits L12.
Séries S et P Ces modèles ne possèdent pas de contrôleur embarqué et ne peuvent pas recevoir directement de signaux PWM. Les actionneurs de la série P peuvent être associés à la carte de commande LAC, qui accepte une entrée PWM de 0 à 5 V et ferme la boucle de position en externe.
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Comprendre le cycle de service des actionneurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM)
Lorsqu'on travaille avec des actionneurs commandés par PWM, il est important de faire la distinction entre deux utilisations différentes du terme « cycle de service ».
Le rapport cyclique du signal PWM correspond au rapport entre l'état haut et l'état bas du signal de commande. Dans le cas d'un servomoteur RC PWM, ce rapport est moins important que la largeur d'impulsion, car la position est codée par la durée de l'impulsion et non par le pourcentage de temps pendant lequel le signal est à l'état haut.
Le cycle de service de l'actionneur est un facteur distinct et plus critique. Il est calculé comme suit : temps d'exécution divisé par le temps de cycle total. Nos actionneurs à moteur CC à balais sont conçus pour un cycle de service maximal de 20 %, déterminé au point d'efficacité maximale de chaque produit.
Cette valeur nominale n'est pas une limite fixe valable en toutes circonstances ; il s'agit d'un point de départ. Des charges plus élevées augmentent le courant moteur et la production de chaleur, ce qui réduit la durée de fonctionnement admissible à moins de 20 %. Des températures ambiantes plus élevées ont le même effet. Un fonctionnement au-delà du cycle de service nominal n'entraîne pas une panne immédiate de l'actionneur. Il accélère l'accumulation de chaleur dans les enroulements du moteur et le réducteur, réduisant ainsi sa durée de vie.
Pour une articulation robotisée effectuant quelques mouvements par minute, une vanne s'ouvrant et se fermant occasionnellement, ou une plateforme de caméra s'ajustant périodiquement, il est peu probable que la limite de 20 % soit atteinte. Elle devient critique dans les bancs d'essai ou les applications à cyclage haute fréquence.
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Utilisation de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) avec Arduino
La bibliothèque Arduino Servo génère nativement le signal PWM du servo RC. Connectez le fil de signal de l'actionneur à une broche numérique compatible PWM, incluez le Servo.h bibliothèque, et utiliser écrireMicrosecondes() avec une valeur comprise entre 1000 et 2000.
Pour le câblage de la série R : Le fil blanc correspond au signal, le rouge à l'alimentation (6 V CC) et le noir à la masse. Veillez à séparer l'alimentation de l'actionneur de celle de la logique Arduino. Si l'actionneur ou d'autres servomoteurs présentent un fonctionnement erratique, insérez une résistance de 1 à 4 ohms en série avec le fil d'alimentation rouge ; cela résoudra la plupart des problèmes de bruit liés à la consommation de courant du moteur.
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Problèmes courants à surveiller
Stabulation Il s'agit de la condition la plus dommageable pour un actionneur commandé par PWM. Si le signal commande une position que l'actionneur ne peut atteindre car la charge dépasse sa force nominale, le moteur cale, consommant du courant sans produire de mouvement. Fiche technique L16 Il est clairement indiqué que des blocages répétés ou des blocages durant plus de quelques secondes réduiront considérablement la durée de vie de l'actionneur.
Le bruit du signal se manifeste par des fluctuations ou des mouvements erratiques. Il s'agit généralement d'un problème de mise à la terre ou du passage des câbles de signal à proximité des câbles d'alimentation du moteur. Séparer les câbles de signal des câbles d'alimentation et s'assurer d'une mise à la terre commune correcte résout la plupart des problèmes.
Questions fréquemment posées
Que signifie PWM ?
PWM signifie modulation de largeur d'impulsion. Il s'agit d'une méthode de codage d'un signal de commande par variation de la durée d'activation d'un signal carré numérique. Dans les applications d'actionneurs linéaires, la largeur d'impulsion détermine la position de déplacement de l'actionneur.
Quelle est la fréquence PWM utilisée par les actionneurs Actuonix ?
Les actionneurs Actuonix des séries R et I utilisent une modulation de largeur d'impulsion (PWM) de type servo RC à une fréquence de 50 Hz, avec des largeurs d'impulsion comprises entre 1 ms et 2 ms. Une impulsion de 1 ms commande une rétraction complète et une impulsion de 2 ms commande une extension complète.
Puis-je contrôler la vitesse d'un actionneur Actuonix à l'aide de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) ?
Le contrôle PWM des servomoteurs RC est conçu pour contrôler uniquement la position, et non la vitesse. L'actionneur se déplacera vers la position commandée à sa vitesse naturelle pour la charge donnée. Si vous devez ralentir le mouvement, il est préférable d'envoyer des commandes de position incrémentales par petits pas depuis votre microcontrôleur plutôt que d'atteindre la position cible en une seule impulsion.
Quel est le cycle de service maximal des actionneurs Actuonix ?
Les actionneurs L12 et L16 sont conçus pour un cycle de service maximal de 20 %, déterminé à leur rendement maximal. Le cycle de service est calculé en divisant la durée de fonctionnement par la durée totale du cycle. Des charges plus élevées ou des températures ambiantes plus importantes réduisent le cycle de service admissible. Un dépassement constant du cycle de service nominal accélère l'échauffement et réduit la durée de vie de l'actionneur.
