Kako je servo uređen i funkcionira

Servo-motori male struje koje pokreće arduino (mikro servo motor) danas se široko koriste u amaterskoj robotiziranju, oni čine male radne strojeve i mnoge druge stvari zanimljive i korisne u kućanstvu. Čak i samo na razini hobija, takvi servo uređaji pronalaze mnoštvo različitih namjena. Pogledajmo kakav je servo u svom najjednostavnijem obliku, kako je u osnovi dizajniran i kako funkcionira.

Sama riječ "servo pogon" može se prevesti kao "servo pogon". To jest, takav je pogonski uređaj koji sadrži motor kontroliran negativnim povratnim informacijama, koji omogućava precizna kretanja uz provjereno pozicioniranje radnog tijela.

U principu, servo pogon se može nazvati elektromotorom, u čijem se upravljačkom sustavu nalazi senzor položaja radnog uređaja (ili samo osovina), trenutni parametri iz kojih se određuje kako, gdje i koliko rotor motora treba ili ne treba okretati da bi se dobio željeni rezultat. Tipično je da u takvom sustavu postoji jedinica za upravljanje pogonom, koja analizira parametre iz senzora i u skladu s njima kontrolira snagu motora.

Dakle, iako servo pogon radi automatski, postupak pozicioniranja radnog tijela je vrlo precizan zbog ispravne obrade signala od senzora od strane upravljačke ploče. Na primjer, kontrolni cilj može jednostavno biti održavanje određene vrijednosti za određeni parametar navedenog senzora. Tako postaje jasno zašto se pogon zove praćenje - on nadzire stanje senzora.

Motor s ugrađenim mjenjačem može imati samo tri ili četiri žice koje dolaze iz njega. Dvije žice napajaju motor, od treće - signal senzora je uklonjen, četvrta može biti dizajnirana za napajanje senzora.

Obično su strujne žice crvene i crne ili crvene i smeđe - to su plus i minus (uzemljene) strujne žice. Bijela ili žuta - signalna žica senzora, preko ove žice povratni signal o trenutnom stanju sustava dolazi na upravljačku ploču.

Jednostavan servo s prijenosnikom (servo) i potenciometrom sjajan je primjer za razumijevanje kako povratne informacije funkcioniraju u servo upravljačkom sustavu.

Potenciometar ima tri izlaza. Na osnovu tih zaključaka da se sa strane nude snaga, a prosjek zapravo s otporničkim razdjelnikom napona, Ako promijenite položaj drške potenciometra, tada se veličina napona između dovodnog minus i njegovog prosječnog izlaza mijenja proporcionalno promjeni otpora između minus i prosječnog izlaza.

Pretpostavimo da će u krajnjem lijevom naponu napon na srednjem izlazu potenciometra biti minimalan, a u desnom položaju će biti maksimalan. Ispada da je napon na srednjem priključku potenciometra određen položajem njegove ručke, tj. Pod kojim se kutom okreće iz početnog položaja, u kojem je napon na srednjem priključku minimalan. Obično se koriste potenciometri s nominalnim otporom 5-10 kΩ.

I kako ovdje radi servo? Ručica potenciometra u ovom servo pogonu povezana je s osovinom motora putem prijenosnika. To znači da se, kada se motor pokreće, a rotor okreće, ručica potenciometra rotira i zbog toga se otpor na njegovom prosječnom izlazu mijenja.

U krajnjem lijevom položaju, na primjer, na srednjem terminalu bit će 0 volti, u srednjem položaju - 2,5 volta, a u krajnjem desnom - 5 volti. Da pojednostavimo, pretpostavljamo da se gumb potenciometra može okretati oko svoje osi za 180 stupnjeva, što znači da će 2,5 volta na prosječnom izlazu odgovarati okretanju gumba za 90 stupnjeva.

Ako upravljačka ploča primi informaciju da je prosječni izlaz 5 volti, a potrebno je stvoriti okretanje do 90 stupnjeva, tada će se određena snaga polariteta automatski primijeniti na motor sve dok ne okreće izlaz prijenosnika (i, umjesto njega, gumb potenciometra) s desna na lijevo, potenciometar neće dovesti u željeni položaj. Čim 2,5 volta postane na srednjem izlazu potenciometra, motor će prestati primati snagu s upravljačke ploče.

Na sličan način ostvarit će se zaokret u suprotnom smjeru: ako je prosječni izlaz 0 volti, tada će polaritet dovoda motora biti takav da se gumb potenciometra okreće kroz prijenosnik s lijeva na desno, sve dok napon ne dosegne 2,5 volta, što odgovara okretanju gumba za 90 stupnjeva. Ovo je prilično sirov primjer, ali sasvim je jasno.

Mjenjač je ovdje potreban kako bi se s velikim naporom pretvorio veliki broj okretaja vratila motora male snage u niske okrete, što će omogućiti, prvo, okretanje potenciometra, i drugo, to radite polako i točno. Mjenjač se sastoji od zupčanika, na osovini motora nalazi se mali koji rotira veliku, u čijem je središtu mali, itd.

Servos karakterizira nekoliko glavnih parametara. Prvi glavni parametar je sila na osovinu (okretni moment podijeljen s ubrzanjem gravitacije), koji se mjeri u malim modelima u kg / cm, a određuje se na nazivni napon napajanja motora. Na primjer, okretni moment od 10 kg / cm znači da kada je udaljenost do osi izlaznog vratila 1 cm, na njemu se može zadržati opterećenje od 10 kg.

Drugi važan parametar je brzina okreta, koja je prikazana u sec / 60 stupnjeva. Ovaj parametar pokazuje koliko dugo servo treba da okrene svoje izlazno vratilo za 60 stupnjeva. Na primjer, 0,2sec / 60 stupnjeva. Sljedeći parametri su napon napajanja, kut rotacije (180 ili 360 stupnjeva) i vrsta prijenosnika (materijal zupčanika).

Značajke povezivanja uređaja s Arduinom

Motor i servo upravljanje s Arduino

10 zanimljivih projekata za Arduino