La fréquence du bourdonnement du servo est-elle trop élevée ? Apprenez-vous 3 conseils pour éliminer le bruit

C'est vraiment un casse-tête de voir tonservomoteur"grésillant" là. De nombreux amis qui viennent de commencer à jouer aux robots ou à réaliser des projets de bricolage, la première réaction est « Ai-je réglé la vitesse trop vite ? ou "La fréquence PWM n'est-elle pas réglée correctement ?" En fait, il peut y avoir d'autres raisons au son inhabituel émis par leservomoteurque vous ne le pensez, et tout cela n'est pas nécessairement dû à la fréquence. Aujourd’hui, nous allons parler des causes de ce « sifflement » ennuyeux et de la manière de le résoudre.

Pourquoi le gouvernail grince-t-il ?

Le noyau à l’intérieur de l’appareil à gouverner est un moteur à courant continu plus un ensemble de réducteurs et un circuit imprimé de commande. Le signal PWM que nous lui donnons lui indique essentiellement « à quelle position vous voulez aller ». Quand leservomoteurreçoit la commande, le moteur interne commencera à tourner et entraînera l'engrenage. Le moteur ne s'arrêtera pas tant que le dispositif de retour de position n'indiquera pas au circuit imprimé qu'il est « en place ».

Si ce processus « sur place » n'est pas parfait, ou s'il y a une interférence externe, le moteur s'ajustera de manière répétée et légèrement près d'une position cible, tout comme lorsque nous marchons et voulons nous arrêter à un point mais continuons à nous balancer par petits pas. Cette petite vibration à haute fréquence sera transmise à travers les engrenages et deviendra le son « grésillant » que nous entendons. Il s’agit donc essentiellement d’un état instable du système de contrôle.

Une fréquence trop élevée affectera-t-elle l'appareil à gouverner ?

La réponse est : oui, mais ce n'est généralement pas une question de « fréquence » que vous définissez manuellement. La fréquence PWM dont on parle souvent pour contrôler le servo est généralement de 50 Hz, ce qui signifie envoyer une impulsion toutes les 20 millisecondes. Cette fréquence est le « langage standard » des servos, et la plupart des servos analogiques et numériques le reconnaissent.

Si vous réglez cette fréquence trop élevée, par exemple au-dessus de 200 Hz, le circuit d'asservissement risque de ne pas être en mesure de répondre. Il continuera à recevoir de nouvelles instructions, et avant d'avoir le temps de les exécuter, l'instruction suivante reviendra. Cela fera que le servo sera toujours dans un état de « rattrapage », provoquant un sifflement continu à haute fréquence, un échauffement et même des dommages. Par conséquent, à moins que le manuel de votre servo ne prenne clairement en charge un taux de rafraîchissement plus élevé, veuillez le verrouiller fermement à 50 Hz.

Quelles sont les causes des vibrations et du bruit de l’appareil à gouverner ?

Outre les problèmes de fréquence, la source la plus courante de sons « grésillants » est en réalité l’alimentation électrique. Lorsque le servo est démarré ou bloqué (par exemple s'il est bloqué par une force externe), le courant instantané sera très important. Si votre alimentation a une capacité d'alimentation insuffisante ou si le cordon d'alimentation est trop fin, la tension sera momentanément réduite. Une fois que le circuit de commande de l'appareil à gouverner détecte une instabilité de tension, il fonctionnera facilement de manière désordonnée, provoquant une gigue et du bruit.

Une autre cause courante est mécanique. La charge sur la courroie d'asservissement est-elle trop lourde ? Y a-t-il un blocage dans le mécanisme de liaison ? Si le servo a besoin de beaucoup d'efforts pour maintenir une position, le moteur interne continuera à produire un couple élevé, produisant un son de surcharge « grésillant ». De plus, afin d'améliorer la vitesse de réponse, le servo numérique lui-même aura une faible « gigue haute fréquence » pour maintenir le couple. C'est un phénomène normal, mais si le bruit devient soudainement plus fort, cela signifie qu'il y a un problème.

Comment évaluer l'interférence du signal de l'appareil à gouverner

Le signal PWM émis par notre carte de contrôle, telle que STM32, est une onde carrée parfaite dans des conditions idéales. Cependant, dans le circuit réel, si le câblage est déraisonnable ou si la boucle de courant élevé entraînée par le moteur interfère avec la ligne de signal, les fronts montants et descendants de l'onde PWM peuvent devenir irréguliers, voire se superposer à du bruit.

La puce de commande de l'appareil à gouverner est très sensible à ce signal « sale ». Il peut interpréter à tort un morceau de bruit comme plusieurs impulsions, ce qui entraîne une évaluation incorrecte de la position du servo, entraînant des tremblements irréguliers et des sons de « grésillement ». La méthode de jugement est également très simple. Vous pouvez essayer de connecter le servo uniquement à une alimentation stable et ne faire passer que la ligne de signal du contrôleur. Si le bruit disparaît, il est pratiquement certain que la ligne de signal a été perturbée.

Étapes simples pour résoudre le bruit de l’appareil à gouverner

️Première étape : Vérifiez l’alimentation électrique.Assurez-vous que votre alimentation peut fournir suffisamment de courant. Si possible, utilisez un multimètre pour vérifier si la tension d'alimentation fluctue considérablement lorsque le servo fonctionne. Il est fortement recommandé d'utiliser une alimentation indépendante pour le servo, ou de connecter un grand condensateur (tel que 470 uF-) en parallèle à côté du servo haute puissance, ce qui peut absorber efficacement l'impact instantané du courant.

️Étape 2 : Redressez les lignes.Séparez les fils de signal et les fils d'alimentation du servo et ne les attachez pas avec les fils d'entraînement du moteur. Si les conditions le permettent, utilisez des paires torsadées ou des fils blindés pour transmettre les signaux PWM, et l'effet anti-interférence sera bien meilleur.

️Étape 3 : Filtrage logiciel.Dans le code, n'envoyez pas fréquemment de petites instructions de changement au servo. Par exemple, la valeur PWM est mise à jour uniquement lorsque l'angle cible diffère de l'angle actuel de plus de 1 degré. Cela peut éviter un réglage inutile du servo dû à une petite gigue numérique.

Dans quelles circonstances faut-il remplacer l'appareil à gouverner ?

Si votre alimentation est stable, que la ligne de signal a été traitée et que la fréquence est confirmée comme étant la norme de 50 Hz, mais que le servo fait toujours un bruit fort et s'accompagne d'une chaleur intense, d'une réponse lente ou d'un mouvement non linéaire, alors il est probable que le servo lui-même soit en « fin de vie ». Le problème le plus courant est que le potentiomètre à l'intérieur du servo (la partie qui détecte la position) est usé, ce qui entraîne un retour de position inexact. Cela formera un cercle vicieux : retour d'information inexact -> puce de contrôle s'ajustant désespérément -> usure accrue du moteur et des engrenages -> bruit plus important. À l’heure actuelle, le remplacement d’un nouveau servo est l’option la plus simple.

Cela dit, autant vérifier le projet que vous avez sous la main. L'alimentation électrique ne suit-elle pas le rythme ou le signal est-il perturbé ? Pendant le processus de débogage du servo, avez-vous rencontré des bruits étranges et anormaux ? Bienvenue pour partager votre expérience dans la zone de commentaires, communiquons et évitons les pièges ensemble. Si vous trouvez cet article utile, n’oubliez pas de l’aimer et de le partager avec d’autres amis qui jouent au hardware !