Bagaimana servo disusun dan berfungsi

Servo rendah semasa didorong oleh arduino (motor servo mikro) digunakan secara meluas dalam robotatik amatur, mereka membuat mesin desktop kecil dan banyak perkara lain yang menarik dan berguna dalam isi rumah. Malah hanya pada tahap hobi, servos sedemikian mencari tan penggunaan yang pelbagai. Mari kita lihat apa servo dalam bentuk yang paling sederhana, bagaimana ia direka secara asas dan bagaimana ia berfungsi.

Perkataan "servo drive" sendiri boleh diterjemahkan sebagai "servo drive". Iaitu, alat pemacu yang mengandungi enjin yang dikendalikan oleh maklum balas negatif, yang membolehkan pergerakan tepat dengan kedudukan yang disahkan oleh badan kerja.

Pada prinsipnya, pemacu servo boleh dipanggil motor elektrik, di dalam sistem kawalan yang mempunyai sensor kedudukan peranti kerja (atau hanya aci), parameter semasa yang menentukan bagaimana, di mana dan berapa rotor motor harus atau tidak patut beralih untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Biasanya, dalam sistem sedemikian, ada unit kawalan pemacu yang menganalisis parameter dari sensor dan, mengikutnya, mengawal kuasa motor.

Oleh itu, walaupun pemacu servo berfungsi secara automatik, proses kedudukan badan kerja adalah sangat tepat kerana pemprosesan isyarat yang betul dari sensor oleh lembaga kawalan. Sebagai contoh, matlamat kawalan semata-mata adalah untuk mengekalkan nilai tertentu untuk parameter tertentu sensor tersebut. Jadi menjadi jelas kenapa pemacu dipanggil pengesanan - ia memantau keadaan sensor.

Sebuah enjin dengan kotak gear dipasang hanya mempunyai tiga atau empat wayar yang berasal daripadanya. Dua wayar bekalan kuasa ke enjin, dari ketiga - isyarat dari sensor dikeluarkan, keempat boleh direka untuk menggerakkan sensor.

Biasanya wayar kuasa merah dan hitam atau merah dan coklat - ini adalah wayar kuasa tambah dan tolak (tanah). Putih atau kuning - wayar isyarat dari sensor, melalui wayar ini isyarat maklum balas mengenai keadaan semasa sistem datang ke papan kawalan.

Servo yang mudah dengan gearbox (servo) dan potensiometer adalah contoh yang baik untuk memahami bagaimana maklum balas berfungsi dalam sistem kawalan servo.

Potentiometer mempunyai tiga output. Pada kesimpulan bahawa di sisi - kuasa dibekalkan, dan rata-rata sebenarnya - keluaran dengan pembahagi voltan rintangan. Sekiranya anda mengubah kedudukan pemegang potentiometer, maka magnitud voltan antara bekalan tolak dan output purata akan berubah mengikut kadar perubahan rintangan antara tolak dan output purata.

Katakan, di kedudukan paling kiri, voltan di terminal tengah potentiometer akan menjadi minimum, dan di kanan ekstrim - maksimum. Ternyata voltan di terminal tengah potentiometer ditentukan oleh kedudukan pemegangnya, iaitu, dengan sudut apa yang diputar dari kedudukan awal, di mana voltan pada terminal tengah adalah minimum. Biasanya, potensiometer dengan rintangan nominal 5-10 kΩ digunakan.

Dan bagaimana servo berfungsi di sini? Pemegang potensiometer dalam pemacu servo ini disambungkan ke batang motor melalui kotak gear. Ini bermakna apabila enjin sedang berjalan dan pemutarnya berputar, pengendali potentiometer berputar dan oleh itu rintangan pada perubahan output purata.

Dalam kedudukan kiri yang melampau, sebagai contoh, pada terminal pertengahan akan ada 0 volt, di kedudukan tengah - 2.5 volt, dan di kanan yang melampau - 5 volt. Untuk mempermudah, kita mengandaikan bahawa tombol potentiometer mampu berputar di sekitar paksinya dengan 180 darjah, yang bermaksud 2.5 volt pada output purata akan sesuai dengan giliran tombol 90 darjah.

Sekiranya papan kawalan menerima maklumat bahawa output purata adalah 5 volt, dan ia perlu untuk membuat giliran sehingga 90 darjah, maka kuasa polariti tertentu akan secara automatik digunakan pada motor sehingga ia memutar output kotak gear (dan di tempatnya dengan tombol potentiometer) dari kanan ke kiri, potensiometer tidak akan dibawa ke posisi yang dikehendaki. Sebaik sahaja 2.5 volt menjadi output tengah potentiometer, motor akan berhenti menerima kuasa dari papan kawalan.

Dengan cara yang sama, giliran ke arah yang bertentangan akan direalisasikan: jika output purata adalah 0 volt, maka polariti bekalan motor akan menjadi seperti yang berputar dengan tombol potentiometer melalui kotak gear dari kiri ke kanan, sehingga voltan mencapai 2.5 volt, bersamaan dengan giliran tombol 90 darjah. Ini adalah contoh yang agak kasar, tetapi ia agak jelas.

Kotak gear diperlukan di sini untuk menukarkan pusingan yang tinggi ke atas motor berkuasa rendah ke revolusi rendah dengan usaha yang besar, yang akan membolehkan, pertama, untuk mengalihkan potensiometer, dan kedua, untuk melakukannya secara perlahan dan tepat. Kotak gear terdiri daripada gear, pada batang motor ada yang kecil yang berputar yang besar, di tengahnya yang kecil, dan lain-lain.

Servos dicirikan oleh beberapa parameter utama. Parameter utama pertama ialah daya pada aci (tork dibahagikan dengan pecutan graviti), yang diukur dalam model kecil dalam kg / cm dan ditentukan pada voltan bekalan diberi nilai motor. Sebagai contoh, tork 10 kg / cm bermakna bahawa apabila jarak ke paksi aci keluaran adalah 1 cm, beban 10 kg boleh diadakan di atasnya.

Parameter penting kedua adalah kelajuan putaran, yang ditunjukkan dalam sec / 60 darjah. Parameter ini menunjukkan berapa lama servo diperlukan untuk memutarkan outputnya 60 darjah. Sebagai contoh, 0.2sec / 60 darjah. Seterusnya datang parameter seperti voltan bekalan, sudut putaran (180 atau 360 darjah) dan jenis kotak gear (bahan gear).

Mempunyai menyambungkan peranti ke Arduino

Kawalan motor dan servo dengan Arduino

10 projek yang menarik untuk Arduino