Πώς είναι τοποθετημένος ο σερβο και λειτουργεί

Οι σερβομηχανές χαμηλής ισχύος που κινούνται από ένα arduino (micro servo motor) χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα στην ερασιτεχνική ρομποτική, στη βάση τους κάνουν μικρές επιτραπέζιες μηχανές και πολλά άλλα ενδιαφέροντα και χρήσιμα στο νοικοκυριό. Ακόμη και μόνο στο επίπεδο του χόμπι, τέτοια servos βρίσκουν έναν τόνο διαφορετικών χρήσεων. Ας δούμε τι είναι ένας σερβο στην απλούστερη μορφή του, πώς είναι βασικά σχεδιαστεί και πώς λειτουργεί.

Η ίδια η λέξη "servo drive" μπορεί να μεταφραστεί ως "servo drive". Δηλαδή, είναι μια τέτοια κινητήρια συσκευή που περιέχει έναν κινητήρα ελεγχόμενο από αρνητική ανάδραση, που επιτρέπει ακριβείς κινήσεις με επαληθευμένη τοποθέτηση του σώματος εργασίας.

Κατ 'αρχήν, ένας ηλεκτροκινητήρας μπορεί να ονομαστεί ένας ηλεκτροκινητήρας, στο σύστημα ελέγχου του οποίου υπάρχει ένας αισθητήρας θέσης της διάταξης εργασίας (ή μόνο ένας άξονας), από τις οποίες οι τρέχουσες παράμετροι καθορίζουν πώς, πού και πόσο ο ρότορας του κινητήρα πρέπει ή δεν πρέπει να γυρίζει για να επιτύχει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Τυπικά, σε ένα τέτοιο σύστημα, υπάρχει μια μονάδα ελέγχου κίνησης που αναλύει τις παραμέτρους από τον αισθητήρα και, σύμφωνα με αυτούς, ελέγχει την ισχύ του κινητήρα.

Έτσι, παρόλο που ο σερβομηχανισμός λειτουργεί αυτόματα, η διαδικασία τοποθέτησης του σώματος εργασίας είναι πολύ ακριβής λόγω της σωστής επεξεργασίας του σήματος από τον αισθητήρα από τον πίνακα ελέγχου. Για παράδειγμα, ο στόχος ελέγχου μπορεί απλά να διατηρεί μια συγκεκριμένη τιμή για μια συγκεκριμένη παράμετρο του εν λόγω αισθητήρα. Γίνεται λοιπόν σαφές γιατί ο κινητήρας ονομάζεται παρακολούθηση - παρακολουθεί την κατάσταση του αισθητήρα.

Ένας κινητήρας με εγκατεστημένο κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να έχει μόνο τρία ή τέσσερα καλώδια που προέρχονται από αυτό. Δύο καλώδια τροφοδοτούν τον κινητήρα, από το τρίτο - αφαιρείται το σήμα από τον αισθητήρα, το τέταρτο μπορεί να σχεδιαστεί για να τροφοδοτήσει τον αισθητήρα.

Συνήθως τα καλώδια τροφοδοσίας είναι κόκκινα και μαύρα ή κόκκινα και καφέ - αυτά είναι τα συρματόσχοινα ισχύος συν και πλην (γείωσης). Λευκό ή κίτρινο - ένα καλώδιο σήματος από τον αισθητήρα, μέσω αυτού του καλωδίου ένα σήμα ανάδρασης σχετικά με την τρέχουσα κατάσταση του συστήματος έρχεται στην πλακέτα ελέγχου.

Ένα απλό σερβο με γρανάζι (σερβο) και ποτενσιόμετρο είναι ένα καλό παράδειγμα για να καταλάβετε πώς λειτουργεί η ανατροφοδότηση στο σύστημα ελέγχου σερβομηχανισμού.

Το ποτενσιόμετρο έχει τρεις εξόδους. Από τα συμπεράσματα αυτά προκύπτει ότι από την πλευρά της τροφοδοτείται η ενέργεια και ο μέσος όρο στην πραγματικότητα με αντίσταση διαιρέτη τάσης. Εάν αλλάξετε τη θέση της λαβής του ποτενσιόμετρου, τότε το μέγεθος της τάσης μεταξύ του μείον της παροχής και της μέσης απόδοσής της θα αλλάξει ανάλογα με τη μεταβολή της αντίστασης μεταξύ του μείον και της μέσης ισχύος.

Ας υποθέσουμε ότι στην αριστερή θέση, η τάση στη μεσαία έξοδο του ποτενσιόμετρου θα είναι ελάχιστη και στη δεξιά θέση θα είναι η μέγιστη. Αποδεικνύεται ότι η τάση στον μεσαίο ακροδέκτη του ποτενσιόμετρου καθορίζεται από τη θέση της λαβής του, δηλαδή από ποια γωνία στρέφεται από την αρχική θέση, στην οποία η τάση στον μεσαίο ακροδέκτη είναι ελάχιστη. Συνήθως χρησιμοποιούνται ποτενσιόμετρα με ονομαστική αντίσταση 5-10 kΩ.

Και πώς λειτουργεί ο σέρβο εδώ; Το χειριστήριο ποτενσιόμετρου σε αυτό το σερβοκινητήρα συνδέεται με τον άξονα του κινητήρα μέσω ενός κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό σημαίνει ότι όταν ο κινητήρας λειτουργεί και ο ρότορας περιστρέφεται, η λαβή του ποτενσιόμετρου περιστρέφεται και συνεπώς αλλάζει η αντίσταση στην μέση του απόδοση.

Στην άκρα αριστερή θέση, για παράδειγμα, στο μεσαίο τερματικό θα υπάρχουν 0 βολτ, στη μέση θέση - 2,5 βολτ, και στην άκρα δεξιά - 5 βολτ. Για απλοποίηση, υποθέτουμε ότι η λαβή του ποτενσιόμετρου είναι ικανή να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της κατά 180 μοίρες, πράγμα που σημαίνει ότι τα 2,5 βολτ με μέση έξοδο θα αντιστοιχούν σε μία στροφή της λαβής κατά 90 μοίρες.

Αν ο πίνακας ελέγχου λάβει πληροφορίες ότι η μέση έξοδος είναι 5 βολτ και είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια περιστροφή μέχρι 90 μοίρες, τότε θα εφαρμοστεί αυτόματα μια ισχύς πολικότητας στον κινητήρα μέχρι να περιστραφεί η έξοδος του κιβωτίου ταχυτήτων (και, στη θέση του, ο επιλογέας ποτενσιόμετρου) από δεξιά προς τα αριστερά, το ποτενσιόμετρο δεν θα φτάσει στην επιθυμητή θέση. Μόλις φτάσουν τα 2,5 V στη μεσαία έξοδο του ποτενσιόμετρου, ο κινητήρας θα σταματήσει να λαμβάνει ισχύ από την πλακέτα ελέγχου.

Με παρόμοιο τρόπο θα γίνει μια στροφή προς την αντίθετη κατεύθυνση: αν η μέση έξοδος είναι 0 βολτ, τότε η πολικότητα της τροφοδοσίας του κινητήρα θα είναι τέτοια ώστε το κουμπί ποτενσιόμετρου να γυρίζει το κιβώτιο ταχυτήτων από αριστερά προς τα δεξιά, μέχρι η τάση να φτάσει τα 2,5 βολτ, που αντιστοιχεί σε περιστροφή του κομβίου 90 μοίρες. Αυτό είναι ένα αρκετά ακατέργαστο παράδειγμα, αλλά είναι απολύτως σαφές.

Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι απαραίτητο εδώ για να μετατρέψετε τις υψηλές στροφές του άξονα κινητήρα χαμηλής ισχύος σε χαμηλές στροφές με μεγάλη προσπάθεια, πράγμα που θα επιτρέψει, πρώτον, να γυρίσετε το ποτενσιόμετρο και, δεύτερον, να το κάνετε αυτό αργά και με ακρίβεια. Το κιβώτιο ταχυτήτων αποτελείται από γρανάζια, στον άξονα του κινητήρα υπάρχει ένα μικρό που περιστρέφει ένα μεγάλο, στο κέντρο του οποίου ένα μικρό, κλπ.

Οι σέρβο χαρακτηρίζονται από πολλές κύριες παραμέτρους. Η πρώτη κύρια παράμετρος είναι η δύναμη στον άξονα (ροπή που διαιρείται με την επιτάχυνση της βαρύτητας), η οποία μετράται σε μικρά μοντέλα σε kg / cm και καθορίζεται στην ονομαστική τάση του κινητήρα. Για παράδειγμα, μια ροπή 10 kg / cm σημαίνει ότι όταν η απόσταση από τον άξονα του άξονα εξόδου είναι 1 cm, μπορεί να συγκρατηθεί ένα φορτίο 10 kg.

Η δεύτερη σημαντική παράμετρος είναι η ταχύτητα περιστροφής, η οποία υποδεικνύεται σε sec / 60 μοίρες. Αυτή η παράμετρος δείχνει πόσο καιρό χρειάζεται η μονάδα σερβομηχανισμού να περιστρέψει τον άξονά της εξόδου 60 μοίρες. Για παράδειγμα, 0,2 δευτερόλεπτα / 60 μοίρες. Ακολουθούν παραμέτρους όπως η τάση τροφοδοσίας, η γωνία περιστροφής (180 ή 360 μοίρες) και ο τύπος του κιβωτίου ταχυτήτων (υλικό γραναζιών).

Διαθέτει συσκευές σύνδεσης με το Arduino

Έλεγχος κινητήρα και σερβομηχανισμού με Arduino

10 ενδιαφέροντα έργα για το Arduino