En tant que fournisseur d'amplificateurs de servomoteur, je comprends l'importance de réduire le bruit dans ces appareils. Le bruit dans les amplificateurs de servocommande peut entraîner divers problèmes, notamment une réduction des performances, une usure accrue et même des pannes du système. Dans cet article de blog, je partagerai quelques stratégies efficaces pour réduire le bruit d'un amplificateur de servomoteur.
Comprendre les sources de bruit dans les amplificateurs de servomoteurs
Avant de pouvoir aborder le problème du bruit, il est essentiel de comprendre d'où vient le bruit. Il existe plusieurs sources de bruit dans les amplificateurs de servo variateur :
- Interférence électromagnétique (EMI): Les EMI sont l'une des sources de bruit les plus courantes dans les appareils électroniques. Cela peut être causé par des sources externes telles que des lignes électriques, des signaux radiofréquences et d’autres équipements électroniques. Les EMI peuvent également être générées en interne au sein de l'amplificateur du servomoteur lui-même, par exemple par la commutation de transistors de puissance.
- Bruit de commutation: Les amplificateurs de servomoteur utilisent des transistors de puissance pour contrôler le courant circulant vers le servomoteur. Lorsque ces transistors s'allument et s'éteignent, ils génèrent un bruit haute fréquence. Ce bruit de commutation peut être transmis via les lignes d'alimentation, les câbles moteur et les signaux de commande.
- Vibrations mécaniques: Le mouvement physique du servomoteur et des composants de l'amplificateur peut générer des vibrations mécaniques. Ces vibrations peuvent être transférées aux composants électriques, provoquant du bruit dans les signaux électriques.
Stratégies pour réduire le bruit
1. Mise à la terre appropriée
- Mise à la terre à un seul point: Mettez en œuvre un système de mise à la terre en un seul point pour l'amplificateur du servomoteur. Cela permet de minimiser les boucles de masse, qui peuvent constituer une source importante de bruit. Dans un système de mise à la terre à point unique, tous les conducteurs de mise à la terre sont connectés à un seul point, ce qui réduit le risque de circulation de courant à travers les conducteurs de terre et crée du bruit.
- Terres de signal et d'alimentation séparées: Gardez la masse du signal et la masse de l'alimentation séparées. La terre d'alimentation peut transporter du bruit à courant élevé et à haute fréquence, qui peut interférer avec la terre du signal de bas niveau. En les séparant, nous pouvons empêcher le bruit de la masse d'alimentation de se coupler à la masse du signal.
2. Filtrage EMI
- Filtres d'entrée et de sortie: Installez des filtres EMI à l'entrée et à la sortie de l'amplificateur du servomoteur. Les filtres d'entrée peuvent réduire le bruit entrant dans l'amplificateur depuis l'alimentation, tandis que les filtres de sortie peuvent réduire le bruit transmis au moteur. Ces filtres sont généralement constitués d'inductances, de condensateurs et de résistances, conçus pour atténuer le bruit haute fréquence.
- Câbles blindés: Utilisez des câbles blindés pour l'alimentation électrique, les connexions du moteur et les signaux de commande. Le blindage du câble agit comme une barrière, empêchant les interférences électromagnétiques externes de pénétrer dans le câble et le bruit interne de rayonner. Le bouclier doit être correctement mis à la terre pour garantir son efficacité.
3. Optimisation de la fréquence de commutation
- Réglage de la fréquence de commutation: La fréquence de commutation des transistors de puissance dans l'amplificateur du servo variateur peut avoir un impact significatif sur le niveau de bruit. En ajustant la fréquence de commutation, nous pouvons éloigner le spectre de bruit des plages de fréquences sensibles du système. Par exemple, si le système est sensible à une bande de fréquence particulière, on peut augmenter ou diminuer la fréquence de commutation pour éviter cette bande.
- Techniques de commutation douce: Implémentez des techniques de commutation douce dans l'amplificateur du servomoteur. La commutation douce réduit la contrainte sur les transistors de puissance pendant le processus de commutation, ce qui réduit le bruit de commutation. Ceci peut être réalisé grâce à l'utilisation de circuits résonants ou de techniques de commutation à tension nulle (ZVS) et de commutation à courant nul (ZCS).
4. Isolation mécanique
- Vibrations - Supports isolants: Utilisez des supports anti-vibrations pour installer l'amplificateur du servomoteur et le servomoteur. Ces supports peuvent absorber les vibrations mécaniques générées par le moteur et l'amplificateur, évitant ainsi qu'elles ne soient transférées à d'autres composants. Cela peut réduire considérablement le bruit provoqué par les vibrations mécaniques.
- Conception du boîtier: Concevez le boîtier de l'amplificateur du servomoteur pour fournir une bonne isolation mécanique. L'enceinte doit être constituée de matériaux capables d'amortir les vibrations et d'empêcher le bruit de s'échapper. De plus, le boîtier doit être correctement scellé pour empêcher l’entrée de poussière et d’humidité externes, ce qui peut également affecter les performances de l’amplificateur.
Études de cas
Jetons un coup d'œil à quelques exemples concrets de la façon dont ces stratégies de réduction du bruit ont été appliquées.
- Cas 1 : Une usine de fabrication connaissait des niveaux de bruit élevés dans ses machines servocommandées. Après la mise en œuvre d'un système de mise à la terre en un seul point et l'installation de filtres EMI à l'entrée et à la sortie des amplificateurs du servomoteur, le niveau de bruit a été considérablement réduit. Cela a conduit à une amélioration des performances des machines, avec moins de pannes du système et une réduction des coûts de maintenance.
- Cas 2 : Une entreprise de robotique était confrontée à des problèmes de vibrations mécaniques provoquant du bruit dans ses systèmes d'asservissement. En utilisant des supports isolant les vibrations et en optimisant la fréquence de commutation des amplificateurs du servomoteur, ils ont pu réduire le bruit et améliorer la précision des mouvements de leurs robots. Cela a permis aux robots d'effectuer des tâches plus précises, augmentant ainsi la productivité globale du processus de fabrication.
Conclusion
La réduction du bruit d'un amplificateur de servocommande est cruciale pour garantir le fonctionnement fiable et efficace des systèmes servocommandés. En comprenant les sources de bruit et en mettant en œuvre les stratégies de réduction du bruit appropriées, telles qu'une mise à la terre appropriée, un filtrage EMI, une optimisation de la fréquence de commutation et une isolation mécanique, nous pouvons améliorer considérablement les performances des amplificateurs de servomoteur.
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Références
- "Ingénierie de la compatibilité électromagnétique" par Henry W. Ott
- "Électronique de puissance : convertisseurs, applications et conception" par Ned Mohan, Tore M. Undeland et William P. Robbins
- "Servomoteurs et théorie du contrôle industriel" par Peter C. Sen