Les Servos
Qu'est-ce qu'un servo ?
Définition (source Wikipédia) :
On utilise des moteurs électriques aussi bien que des moteurs hydrauliques.
Le démarrage et la conservation de la position prédéterminée sont commandés par un système de réglage.
En modélisme, un servo est un ensemble mécanique et électronique comprenant :
- un moteur à courant continu de très petite taille ;
- un réducteur en sortie de ce moteur diminuant la vitesse mais augmentant le couple ;
- un potentiomètre (faisant fonction de diviseur résistif) qui génère une tension variable proportionnelle à l'angle de l'axe de sortie.
- un dispositif électronique d'asservissement ;
- un axe dépassant hors du boîtier avec différents bras ou roues de fixation.
Les servos restituent les ordres fournis par la Radiocommande via le récepteur. Ils servent à actionner les parties mobiles du modèle : ils sont les moteurs de la commande de direction, des commandes de gaz et des freins et éventuellement de la commande de la marche arrière dans le cas de modélisme automobile...
Fonctionnement d'un servo
Les servos sont commandés par l'intermédiaire d'un câble électrique à trois fils qui permettent d'alimenter le moteur et de lui transmettre des ordres de positions sous forme d'un signal codé en largeur d'impulsion.
Cela signifie que c'est la durée des impulsions qui détermine l'angle absolu de l'axe de sortie et donc la position du bras de commande du servo.
Le signal est répété périodiquement, en général toutes les 20 ms, ce qui permet à l'électronique de contrôler et de corriger continuellement la position angulaire de l'axe de sortie, cette dernière étant mesurée par le potentiomètre.
Lorsque le moteur tourne, l'axe du servo change de position, ce qui modifie la résistance du potentiomètre. Le rôle de l'électronique est de commander le moteur pour que la position de l'axe de sortie soit conforme à la consigne reçue.
Choix de servos
Lorsque l'on choisit un servo, on tient compte bien évidemment de la taille de son modèle réduit et bien entendu de la discipline dans laquelle on va évoluer.
Il est évident que le servo de direction ne sera, forcément pas le même, et c'est logique, entre une voiture électrique 1/18ème et un buggy thermique 1/5ème.
On parle alors de dimensions, de poids, de couple, de vitesse de rotation et de tension d'utilisation (nominale ou de service) mais aussi de servos analogiques ou numériques (ou digitaux programmables), ou bien encore de la matière utilisée pour la réalisation des pignons, nylon, métal... et un peu d'argent !
Un servo peut, en effet, atteindre rapidement des sommes astronomiques.
Il faut compter environ une dizaine d'euros pour un modèle de base analogique jusqu'à dépasser plus d'une centaine d'euros pour un modèle haut de gamme digital plus complet.
Tous les servos analogiques ou numériques peuvent être alimentés par une source électrique pouvant varier de 4,8 volts à 6 volts (pack de 4 ou 5 accus) et pour la série "Hight Voltage" dans le cas d'une alimentation Lipo, de 6 volts à 7,4 volts.
C'est à dire que pour un même servo, le fait de l'alimenter en 4,8 volts ou 6 volts, cela change les données du couple et de la vitesse de rotation, et plus la tension est élevée, meilleures sont les performances !
Servos analogiques ou servos numériques ?
Les servos analogiques sont généralement fournis avec l'émetteur d'origine dans les kits "Prêts à rouler".
Très fiables et pratiquement aussi puissants que les servos numériques, la position du neutre et les réactions du servo sont analysés par un petit calculateur interne environ trente fois par seconde.
Les servos digitaux sont analysés par un microprocesseur 10 fois plus rapidement. Cela favorise :
- un meilleur retour au neutre des commandes,
- un temps de réaction plus court,
- un taux d'impulsion électrique doublé,
- une plus grande force de maintien et surtout,
- la possibilité de programmer diverses fonctions via la radiocommande (ou boîtier de programmation) : le sens de rotation, la vitesse de rotation, le réglage du neutre, le débattement de chaque côté, le Fail Safe (marche/arrêt et position du Fail Safe)...
Bien choisir...
En électrique, les châssis sont souvent plus petits et la place manque parfois pour installer un servo de taille standard.
"Encombrée" de son pack d'accus et autres accessoires, la voiture électrique accueillera donc, des servos légers, peu encombrants et plutôt rapides.
En thermique, le poids des véhicules est plus important et les conditions d'utilisations en extérieur amènent à privilégier des modèles de servos puissants et robustes.
Préférez des modèles :
- composés de pignons métalliques en sortie, naturellement plus solides que les modèles standards en nylon (souvent livrés d'origine avec la voiture).
- des servos étanches protégés par des joints en caoutchouc (ou joints toriques) sur tout le tour du boîtier au niveau des ouvertures et des vis du boîtier, et un joint plus épais situé au niveau du pignon de sortie en métal ou protégez les servos vous même de l'humidité ou de l'eau.
- des servos montés sur roulements à billes afin de réduire les frottements et d'améliorer la précision tout en diminuant le jeu du réducteur.
C'est à mon avis, le minimum de base que l'on doit avoir sur sa voiture. Avec ces 3 caractéristiques essentielles, ce sont déjà des servos que l'on peut classer dans la moyenne gamme.
Les options...
Plus on monte dans la gamme et plus les options "fleurissent" en même temps que le budget.
Les différentes caractéristiques des moteurs des servos déterminent en partie les écarts de prix que l'on trouve entre les modèles. Vous avez le choix entre :
- Les moteurs classiques équipés d'une cage à aimants qui fonctionnent avec un rotor généralement composé de trois pôles minimum,
- Les moteurs de type «induit en cloche » composés d'aimants centraux qui apparaissent au centre de la cage et non collés à celle-ci, et autour desquels gravite le bobinage réalisé en forme de cloche. Ils procurent une plus forte accélération.
- le moteur à cinq pôles sur lesquels le moteur ne tourne pas en permanence.
- les servos à moteur Brushless. Qui dit Brushless, dit : plus de charbons et donc plus de frottement ni de perte de puissance, donc le moteur ne force plus et donc sa durée de vie est allongée.
Certains cordons de servos sont tressés dans le but de réduire les parasites et renforcés pour être capable de fournir beaucoup de puissance.
Enfin, pour atténuer la chaleur dégagée par les puissants moteurs de certains servos hauts de gamme, le boîtier traditionnel en plastique est remplacé par un radiateur en aluminium usiné pour refroidir les composants électroniques et mieux les protéger des chocs.
Reste maintenant à choisir les pignons qui vont composer le servo...
Les différents pignons
Du plus cher au moins cher...
Pignons en titane :
Utilisé dans la construction astronautique et aéronautique, ce matériau est 3 fois plus solides que le métal, plus léger de 30 % et il résiste à la corrosion. C'est le modèle adapté pour les Monsters Trucks et les Truggys.
Pignons en Karbonite (matière plastique renforcée de composites) :
La plupart des pignons de servos standards prennent du jeu au niveau de leurs entre-dents. Cela provoque, avec le temps, la perte de contrôle du véhicule Radio Commandé.
Les pignons en Karbonite sont 4 fois plus résistants que des pignons standards en nylon et sont moins sujets à la casse lors de chocs et contraintes liées à l'effort de rotation.
Pignons hybrides (métal/plastique) :
Les pignons hybrides sont des pignons mi-nylon, mi-métal. Ils sont naturellement plus résistants que les pignons entièrement en nylon.
En intercalant un pignon en nylon avec un pignon en métal, on isole le contact des pignons métal entre eux. En utilisant des pignons hybrides, on évite ainsi toute interférence au potentiomètre.
Pignons en plastique (chargés de fibre de verre ou de fibre composite) :
Moins solides que les pignons hybrides, ils sont utilisés dans les kits "RTR" (Ready To Run ou Prêt à Rouler)
Pignons en polyéthylène :
Le polyéthylène (plastique généralement noir) est utilisé dans les servos bas de gamme.
Ces pignons sont bien sûr, peu robustes, avec un fort coefficient de friction. On les trouve principalement sur des voitures électriques de petites échelles.
La plupart des servos à pignons métal ont un pignon en nylon.
Appelé aussi pignon fusible, c'est lui qui va "sauter" lors d'un choc ou lors d'un effort anormal. On ne remplace alors que ce pignon là, pour retrouver un servo en parfait état de marche. C'est une sécurité supplémentaire qui évite de remplacer le servo tout entier et de faire "exploser" inutilement et à nouveau votre budget.
Les fins de course des servos...
A l'arrêt et en position neutre, le palonnier du servo de direction doit se trouver exactement parallèle au palonnier du sauve-servo. Si ce n'est pas le cas, il vous faudra visser ou dévisser la biellette filetée qui relie ces deux éléments de manière à ce qu’en intervenant sur la longueur de cette tige le débattement soit proportionnel. Il faut également s'assurer que la longueur des deux barres qui relient le sauve servo et son renvoi d'angle aux porte fusées est rigoureusement identique. Une fois contrôlé et les réglages mécaniques réalisés, nous allons passer aux réglages électriques.
Mettez sous tension votre émetteur et votre récepteur, sélectionnez la fonction «Steering ATV» sur votre radio pour pouvoir ajuster avec précision le débattement maximum que l'on va attribuer au servo de direction de chaque côté, jusqu'en butée.
Pour effectuer cette opération, il est préférable de soulever le véhicule de façon à ce que les roues avants ne touchent plus terre. A l’aide de l’émetteur, braquez les roues d'abord d'un côté pour amener votre servo jusqu'en butée, vous allez pouvoir régler alors sa course en intervenant sur les touches de l'émetteur (généralement positives et négatives). On commence d'abord du côté gauche, puis on recommence la même chose du côté droit, ou vice versa…