Jak je servo uspořádáno a jak funguje

Nízkoenergetická serva poháněná arduino (mikros servomotor) se dnes v amatérské robotice hojně používají, na základě čehož dělají malé stolní počítače a mnoho dalších věcí zajímavých a užitečných v domácnosti. I na úrovni hobby taková sera nacházejí spoustu různých použití. Uvidíme, co je servo ve své nejjednodušší formě, jak je v zásadě navrženo a jak funguje.

Samotné slovo „servo drive“ lze přeložit jako „servo drive“. To znamená, že takové hnací zařízení obsahuje motor ovládaný negativní zpětnou vazbou, který umožňuje přesné pohyby s ověřeným umístěním pracovního těla.

V zásadě lze servopohon nazývat elektromotorem, v jehož řídicím systému je polohové čidlo pracovního zařízení (nebo jen hřídele), jehož aktuální parametry určují, jak, kde a kolik se rotor motoru má nebo nemá otáčet, aby se dosáhlo požadovaného výsledku. V takovém systému je obvykle řídicí jednotka pohonu, která analyzuje parametry ze senzoru a v souladu s nimi řídí výkon motoru.

Ačkoli tedy servopohon pracuje automaticky, proces polohování pracovního těla je velmi přesný díky správnému zpracování signálu ze senzoru řídicí deskou. Řídícím cílem může být například udržování specifické hodnoty pro konkrétní parametr uvedeného senzoru. Je tedy zřejmé, proč se měnič nazývá sledování - sleduje stav senzoru.

Motor s nainstalovanou převodovkou může mít pouze tři nebo čtyři dráty. Dva dráty dodávají energii motoru, od třetího - signál ze senzoru je odstraněn, čtvrtý může být navržen pro napájení senzoru.

Obvykle jsou napájecí dráty červené a černé nebo červené a hnědé - jedná se o kladné a záporné (zemní) dráty. Bílý nebo žlutý - signální vodič ze senzoru, prostřednictvím tohoto drátu přichází na řídicí desku signál zpětné vazby o aktuálním stavu systému.

Jednoduché servo s převodovkou (servo) a potenciometrem je skvělým příkladem k pochopení toho, jak funguje zpětná vazba v systému řízení serva.

Potenciometr má tři výstupy. K těmto závěrům, že po stranách - je dodána energie a ve skutečnosti průměrná - produkce s odporovým děličem napětí. Pokud změníte polohu rukojeti potenciometru, pak se velikost napětí mezi napájecím a mínusovým průměrem mění úměrně ke změně odporu mezi mínusem a průměrným výstupem.

Předpokládejme, že v poloze zcela vlevo bude napětí na středním výstupu potenciometru minimální a v pravé krajní poloze bude maximální. Ukazuje se, že napětí na středové svorce potenciometru je určeno polohou jeho kliky, tj. O jaký úhel je točeno od počáteční polohy, ve které je napětí na střední svorce minimální. Obvykle se používají potenciometry se jmenovitým odporem 5-10 kΩ.

A jak tady servo funguje? Rukojeť potenciometru v tomto servopohonu je prostřednictvím převodovky spojena s hřídelí motoru. To znamená, že při běžícím motoru a jeho rotoru se otáčí rukojeť potenciometru, a proto se mění odpor při jeho průměrném výkonu.

Například v krajní levé poloze bude na středním terminálu 0 voltů, ve střední poloze 2,5 voltů a v krajní pravici 5 voltů. Pro zjednodušení předpokládáme, že knoflík potenciometru se může otáčet kolem své osy o 180 stupňů, což znamená, že 2,5 V na průměrném výkonu bude odpovídat otočení knoflíku o 90 stupňů.

Pokud řídicí deska obdrží informaci, že průměrný výstup je 5 voltů a je nutné vytvořit otočení až o 90 stupňů, bude na motor automaticky aplikován určitý polaritový výkon, dokud neotočí výstupem převodovky (a na místě s ním potenciometrový knoflík) zprava doleva se potenciometr nepřepne do požadované polohy. Jakmile se na středním výstupu potenciometru dostane 2,5 V, motor přestane přijímat energii z řídicí desky.

Podobným způsobem bude provedeno otáčení v opačném směru: pokud je průměrný výstup 0 voltů, pak bude polarita napájení motoru taková, aby se potenciometrový knoflík otáčel převodovkou zleva doprava, dokud napětí nedosáhne 2,5 voltu, což odpovídá otočení knoflíku o 90 stupňů. Toto je poněkud hrubý příklad, ale je to zcela jasné.

Převodovka je zde nezbytná k převodu vysokých otáček hřídele motoru s nízkým výkonem na nízké otáčky s velkým úsilím, které umožní jednak otáčení potenciometru, a jednak to pomalu a přesně. Převodovka se skládá z ozubených kol, na hřídeli motoru je malý, který otáčí velký, v jehož středu je malý atd.

Serva se vyznačují několika hlavními parametry. Prvním hlavním parametrem je síla na hřídeli (točivý moment dělený zrychlením gravitace), která se měří v malých modelech v kg / cm a určuje se při jmenovitém napájecím napětí motoru. Například točivý moment 10 kg / cm znamená, že když je vzdálenost od osy výstupního hřídele 1 cm, lze na něm udržet zatížení 10 kg.

Druhým důležitým parametrem je rychlost otáčení, která je uvedena v sekundách / 60 stupňů. Tento parametr ukazuje, jak dlouho trvá, než servopohon otočí výstupní hřídel o 60 stupňů. Například 0,2 s / 60 stupňů. Dále následují parametry jako napájecí napětí, úhel natočení (180 nebo 360 stupňů) a typ převodovky (materiál převodovky).

Představuje připojení zařízení k Arduino

Ovládání motoru a servo s Arduino

10 zajímavých projektů pro Arduino