Ako je usporiadané a ako funguje servo

Nízkoprúdové servá poháňané arduino (mikros servomotor) sa dnes bežne používajú v amatérskej robotike, robia malé stolné počítače a mnoho ďalších vecí zaujímavých a užitočných v domácnosti. Dokonca aj na úrovni hobby, takéto será nájdu veľa rôznych použití. Pozrime sa, čo je servo v najjednoduchšej podobe, ako je v zásade navrhnuté a ako funguje.

Slovo „servopohon“ sa dá preložiť ako „servopohon“. To znamená, že také hnacie zariadenie obsahuje motor riadený negatívnou spätnou väzbou, ktorý umožňuje presné pohyby s overeným umiestnením pracovného telesa.

V zásade sa servopohon môže nazývať elektromotor, v riadiacom systéme ktorého je snímač polohy pracovného zariadenia (alebo len hriadeľ), ktorého aktuálne parametre určujú, ako, kde a do akej miery by sa mal alebo nemal otáčať rotor motora, aby sa dosiahol požadovaný výsledok. V takomto systéme je spravidla riadiaca jednotka pohonu, ktorá analyzuje parametre zo snímača a podľa nich riadi výkon motora.

Teda, hoci servopohon pracuje automaticky, proces polohovania pracovného telesa je veľmi presný vďaka správnemu spracovaniu signálu zo senzora riadiacou doskou. Napríklad, kontrolným cieľom môže byť jednoducho udržiavanie špecifickej hodnoty pre konkrétny parameter uvedeného senzora. Je teda zrejmé, prečo sa pohon nazýva sledovanie - monitoruje stav senzora.

Motor s nainštalovanou prevodovkou môže mať iba tri alebo štyri vodiče. Dva vodiče napájajú motor, z tretieho - signál zo senzora je odstránený, štvrtý môže byť navrhnutý na napájanie senzora.

Zvyčajne sú napájacie vodiče červené a čierne alebo červené a hnedé - jedná sa o plusové a mínusové (uzemňovacie) elektrické vodiče. Biela alebo žltá - signálny vodič zo senzora, cez tento kábel sa do riadiacej dosky dostane signál spätnej väzby o aktuálnom stave systému.

Jednoduché servo s prevodovkou (servomotor) a potenciometer je vynikajúcim príkladom na pochopenie toho, ako spätná väzba funguje v systéme riadenia serva.

Potenciometer má tri výstupy. Z týchto záverov vyplýva, že zo strany je dodávaná energia a v skutočnosti je to priemerný výkon s odporovým deličom napätia, Ak zmeníte polohu držadla potenciometra, veľkosť napätia medzi mínusom napájania a jeho priemerným výstupom sa bude meniť úmerne so zmenou odporu medzi mínusom a priemerným výstupom.

Predpokladajme, že v polohe úplne vľavo bude napätie na strednom výstupe potenciometra minimálne a v polohe úplne vpravo bude maximum. Ukazuje sa, že napätie na stredovej svorke potenciometra je určené polohou jeho rukoväte, to znamená, o aký uhol je otočené od počiatočnej polohy, v ktorej je napätie na strednej svorke minimálne. Zvyčajne sa používajú potenciometre s menovitým odporom 5 až 10 kΩ.

A ako tu pracuje servo? Rukoväť potenciometra v tomto servopohone je prostredníctvom prevodovky spojená s hriadeľom motora. To znamená, že za chodu motora a otáčania rotora sa rukoväť potenciometra otáča, a preto sa mení odpor pri jeho priemernom výkone.

Napríklad v krajnej ľavej polohe bude napríklad na strednom termináli 0 voltov, v strednej polohe - 2,5 voltov av krajnej pravici - 5 voltov. Pre zjednodušenie predpokladáme, že gombík potenciometra je schopný otáčať sa okolo svojej osi o 180 stupňov, čo znamená, že 2,5 voltu na priemernom výstupe bude zodpovedať otočeniu gombíka o 90 stupňov.

Ak riadiaca doska dostane informáciu, že priemerný výstup je 5 voltov a je potrebné vytvoriť otočenie až o 90 stupňov, potom sa na motor automaticky aplikuje určitá polarita, až kým to neotáča výstup prevodovky (a namiesto toho potenciometrom potenciometra) sprava doľava potenciometer neprejde do požadovanej polohy. Hneď ako sa na strednom výstupe potenciometra dostane 2,5 voltu, motor prestane prijímať energiu z riadiacej dosky.

Podobným spôsobom sa uskutoční otáčanie v opačnom smere: ak je priemerný výstup 0 voltov, potom bude polarita napájania motora taká, aby sa potenciometrový gombík otáčal prevodovkou zľava doprava, kým napätie nedosiahne 2,5 voltu, čo zodpovedá otáčaniu gombíka o 90 stupňov. Toto je dosť hrubý príklad, ale je to celkom jasné.

Prevodovka je tu nevyhnutná na to, aby sa veľké otáčky hriadeľa motora s nízkym výkonom premieňali na malé otáčky s veľkým úsilím, čo umožní, po prvé, otočiť potenciometer a po druhé, urobiť to pomaly a presne. Prevodovka sa skladá z prevodov, na hriadeli motora je malý, ktorý rotuje veľký, v strede ktorého je malý atď.

Servá sa vyznačujú niekoľkými hlavnými parametrami. Prvým hlavným parametrom je sila na hriadeľ (krútiaci moment vydelený zrýchlením gravitácie), ktorý sa meria v malých modeloch v kg / cm a určuje sa pri menovitom napájacom napätí motora. Napríklad krútiaci moment 10 kg / cm znamená, že keď je vzdialenosť od osi výstupného hriadeľa 1 cm, môže sa na ňom udržať zaťaženie 10 kg.

Druhým dôležitým parametrom je rýchlosť otáčania, ktorá je uvedená v sekundách / 60 stupňov. Tento parameter ukazuje, ako dlho trvá, kým servopohon otočí výstupný hriadeľ o 60 stupňov. Napríklad 0,2 s / 60 stupňov. Ďalej nasledujú parametre ako napájacie napätie, uhol natočenia (180 alebo 360 stupňov) a typ prevodovky (materiál ozubeného kolesa).

Obsahuje pripojenie zariadení k Arduino

Ovládanie motora a servopohonu pomocou Arduino

10 zaujímavých projektov pre Arduino