Wie das Servo angeordnet ist und funktioniert

Von Arduino (Mikroservomotor) angetriebene Niedrigstromservos werden heutzutage häufig in der Amateurrobotik eingesetzt. Sie machen kleine Desktop-Maschinen und viele andere Dinge im Haushalt interessant und nützlich. Selbst auf Hobbyebene finden solche Servos eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten. Mal sehen, was ein Servo in seiner einfachsten Form ist, wie es grundlegend aufgebaut ist und wie es funktioniert.

Das Wort "Servoantrieb" selbst kann als "Servoantrieb" übersetzt werden. Das heißt, es ist eine solche Antriebsvorrichtung, die einen Motor enthält, der durch negative Rückkopplung gesteuert wird und präzise Bewegungen mit genauer Positionierung des Arbeitskörpers ermöglicht.

Grundsätzlich kann ein Servoantrieb als Elektromotor bezeichnet werden, in dessen Steuersystem sich ein Positionssensor des Arbeitsgeräts (oder nur eine Welle) befindet, dessen Stromparameter bestimmen, wie, wo und wie stark sich der Motorrotor drehen soll oder nicht, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Typischerweise gibt es in einem solchen System eine Antriebssteuereinheit, die die Parameter vom Sensor analysiert und entsprechend die Motorleistung steuert.

Obwohl der Servoantrieb automatisch arbeitet, ist der Positionierungsprozess des Arbeitskörpers aufgrund der korrekten Verarbeitung des Signals vom Sensor durch die Steuerplatine sehr genau. Beispielsweise kann das Steuerungsziel einfach darin bestehen, einen bestimmten Wert für einen bestimmten Parameter des Sensors beizubehalten. So wird klar, warum das Laufwerk als Tracking bezeichnet wird - es überwacht den Zustand des Sensors.

Ein Motor mit eingebautem Getriebe kann nur drei oder vier Drähte haben. Zwei Drähte versorgen den Motor mit Strom, vom dritten - das Signal vom Sensor wird entfernt, der vierte kann für die Stromversorgung des Sensors ausgelegt sein.

Normalerweise sind die Stromkabel rot und schwarz oder rot und braun - dies sind die Plus- und Minus-Stromkabel. Weiß oder gelb - Das Signalkabel vom Sensor über dieses Kabel zur Steuerplatine gibt ein Rückmeldesignal über den aktuellen Status des Systems.

Ein einfaches Servo mit Getriebe (Servo) und Potentiometer ist ein gutes Beispiel, um zu verstehen, wie die Rückmeldung im Servosteuerungssystem funktioniert.

Das Potentiometer hat drei Ausgänge. Zu diesen Schlussfolgerungen, dass auf den Seiten Strom geliefert wird und der Durchschnitt tatsächlich - Leistung mit ohmschem Spannungsteiler. Wenn Sie die Position des Griffs des Potentiometers ändern, ändert sich die Größe der Spannung zwischen dem Versorgungsminus und seinem durchschnittlichen Ausgang proportional zur Widerstandsänderung zwischen dem Minus und dem durchschnittlichen Ausgang.

Angenommen, in der Position ganz links ist die Spannung am mittleren Anschluss des Potentiometers minimal und ganz rechts - maximal. Es stellt sich heraus, dass die Spannung am mittleren Anschluss des Potentiometers durch die Position seines Griffs bestimmt wird, dh durch welchen Winkel es von der Ausgangsposition gedreht wird, in der die Spannung am mittleren Anschluss minimal ist. Typischerweise werden Potentiometer mit einem Nennwiderstand von 5-10 kΩ verwendet.

Und wie funktioniert das Servo hier? Der Griff des Potentiometers in diesem Servoantrieb ist über ein Getriebe mit der Motorwelle verbunden. Dies bedeutet, dass sich bei laufendem Motor und rotierendem Rotor der Griff des Potentiometers dreht und sich daher der Widerstand bei seiner durchschnittlichen Leistung ändert.

In der äußersten linken Position, zum Beispiel am mittleren Anschluss, gibt es 0 Volt, in der mittleren Position - 2,5 Volt und in der äußersten rechten - 5 Volt. Zur Vereinfachung nehmen wir an, dass sich der Knopf des Potentiometers um 180 Grad um seine Achse drehen kann, was bedeutet, dass 2,5 Volt bei einer durchschnittlichen Ausgangsleistung einer Drehung des Knopfes um 90 Grad entsprechen.

Wenn die Steuerplatine die Information erhält, dass die durchschnittliche Leistung 5 Volt beträgt und eine Drehung um bis zu 90 Grad erforderlich ist, wird automatisch eine bestimmte Polaritätsleistung an den Motor angelegt, bis er den Getriebeausgang (und damit den Potentiometerknopf) dreht. Von rechts nach links bringt das Potentiometer nicht in die gewünschte Position. Sobald 2,5 Volt am mittleren Ausgang des Potentiometers anliegen, erhält der Motor keinen Strom mehr von der Steuerplatine.

In ähnlicher Weise wird eine Drehung in die entgegengesetzte Richtung realisiert: Wenn die durchschnittliche Ausgangsleistung 0 Volt beträgt, ist die Polarität der Motorversorgung so, dass sich der Potentiometerknopf durch das Getriebe von links nach rechts dreht, bis die Spannung 2,5 Volt erreicht, was einer Drehung des Knopfes um 90 Grad entspricht. Dies ist ein ziemlich grobes Beispiel, aber es ist ziemlich klar.

Das Getriebe ist hier notwendig, um die hohen Umdrehungen der Motorwelle mit geringer Leistung mit großem Aufwand in niedrige Umdrehungen umzuwandeln, wodurch zum einen das Potentiometer gedreht und zum anderen langsam und genau gedreht werden kann. Das Getriebe besteht aus Zahnrädern, auf der Motorwelle befindet sich ein kleines, das ein großes dreht, in dessen Mitte ein kleines usw.

Servos zeichnen sich durch mehrere Hauptparameter aus. Der erste Hauptparameter ist die Kraft auf die Welle (Drehmoment geteilt durch die Erdbeschleunigung), die in kleinen Modellen in kg / cm gemessen und bei der Nennversorgungsspannung des Motors bestimmt wird. Zum Beispiel bedeutet ein Drehmoment von 10 kg / cm, dass bei einem Abstand zur Achse der Abtriebswelle von 1 cm eine Last von 10 kg darauf gehalten werden kann.

Der zweite wichtige Parameter ist die Drehgeschwindigkeit, die in Sekunden / 60 Grad angegeben wird. Dieser Parameter zeigt an, wie lange es dauert, bis der Servoantrieb seine Abtriebswelle um 60 Grad dreht. Zum Beispiel 0,2 Sekunden / 60 Grad. Als nächstes folgen Parameter wie die Versorgungsspannung, der Drehwinkel (180 oder 360 Grad) und der Getriebetyp (Getriebematerial).

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