Cum este aranjat și funcționează servo

Servo-urile cu curent scăzut condus de arduino (micro-servomotor) sunt utilizate astăzi pe scară largă în robotica amatorilor, fac mici utilaje pentru desktop și multe alte lucruri interesante și utile în gospodărie. Chiar și la nivel de hobby, astfel de servos găsesc o mulțime de utilizări diverse. Să vedem care este un serviciu în forma sa cea mai simplă, cum este conceput fundamental și cum funcționează.

Însuși cuvântul „servo drive” poate fi tradus ca „servo drive”. Adică este un astfel de dispozitiv de conducere care conține un motor controlat prin feedback negativ, care permite mișcări precise cu poziționare verificată a corpului de lucru.

În principiu, un servomotor poate fi numit motor electric, în sistemul de control al căruia există un senzor de poziție al dispozitivului de lucru (sau doar un arbore), parametrii de curent din care determină cum, unde și cât de mult trebuie sau nu trebuie să se rotească rotorul motorului pentru a obține rezultatul dorit. De obicei, într-un astfel de sistem, există o unitate de control a unității care analizează parametrii de la senzor și, în conformitate cu aceștia, controlează puterea motorului.

Astfel, deși servo drive-ul funcționează automat, procesul de poziționare al corpului de lucru este foarte precis datorită procesării corecte a semnalului de la senzor de către placa de control. De exemplu, obiectivul de control poate fi pur și simplu menținerea unei valori specifice pentru un anumit parametru al senzorului respectiv. Deci devine clar de ce unitatea se numește urmărire - monitorizează starea senzorului.

Un motor cu o cutie de viteze instalată poate avea doar trei sau patru fire provenind de la acesta. Două fire alimentează motorul, de la al treilea - semnalul de la senzor este îndepărtat, al patrulea poate fi proiectat pentru a alimenta senzorul.

De obicei, firele de putere sunt roșii și negre sau roșii și maro - acestea sunt firele de plus și minus (la sol). Alb sau galben - un fir de semnal de la senzor, prin acest fir apare un semnal de feedback despre starea curentă a sistemului.

Un servo simplu cu cutie de viteze (servo) și potențiometru este un exemplu excelent pentru a înțelege modul în care funcționează feedback-ul în sistemul de control servo.

Potentiometrul are trei ieșiri. La acele concluzii că pe laturi - alimentarea este alimentată, iar media de fapt - randamentul cu divizor de tensiune rezistiv. Dacă schimbați poziția mânerului potențiometrului, atunci tensiunea dintre puterea negativă și puterea medie a acesteia se va modifica proporțional cu schimbarea rezistenței dintre puterea negativă și cea medie.

Să presupunem că, în poziția din stânga, tensiunea la ieșirea din mijloc a potențiometrului va fi minimă, iar în cea mai bună poziție, va fi maximă. Se dovedește că tensiunea de la borna mijlocie a potențiometrului este determinată de poziția mânerului său, adică de ce unghi este rotit de la poziția inițială, în care tensiunea de la terminalul de mijloc este minimă. De obicei, se utilizează potențiometre cu o rezistență nominală de 5-10 kΩ.

Și cum funcționează servo aici? Mânerul potențiometrului din acest servomotor este conectat la arborele motorului printr-o cutie de viteze. Aceasta înseamnă că atunci când motorul funcționează și rotorul său se rotește, mânerul potențiometrului se rotește și, prin urmare, se schimbă rezistența la ieșirea medie.

În poziția extremă stângă, de exemplu, pe terminalul din mijloc vor fi 0 volți, în poziția de mijloc - 2,5 volți, iar în extrema dreaptă - 5 volți. Pentru a simplifica, presupunem că butonul potențiometrului este capabil să se rotească în jurul axei sale cu 180 de grade, ceea ce înseamnă că 2,5 volți la ieșirea medie vor corespunde unei viraje a butonului de 90 de grade.

Dacă placa de control primește informații conform cărora ieșirea medie este de 5 volți și este necesară crearea unui viraj de până la 90 de grade, atunci o anumită putere de polaritate se va aplica automat pe motor până când se rotește ieșirea cutiei de viteze (și, în locul acesteia, butonul potențiometrului) de la dreapta la stânga, potențiometrul nu va aduce în poziția dorită. De îndată ce 2,5 volți devin la ieșirea din mijloc a potențiometrului, motorul va înceta să mai primească putere de la tabloul de control.

Într-un mod similar, se va realiza o viraj în direcția opusă: dacă ieșirea medie este de 0 volți, atunci polaritatea alimentării motorului va fi astfel încât butonul potențiometrului să se întoarcă prin cutia de viteze de la stânga la dreapta, până când tensiunea atinge 2,5 volți, ceea ce corespunde unei rotiri a butonului de 90 de grade. Acesta este un exemplu destul de grosolan, dar este destul de clar.

Cutia de viteze este necesară aici pentru a converti revoluțiile mari ale arborelui motorului cu putere redusă la revoluții mici, cu efort mare, ceea ce va permite, în primul rând, să rotiți potențiometrul și, în al doilea rând, să îl efectuați lent și precis. Cutia de viteze este formată din angrenaje, pe arborele motorului se află una mică care se rotește una mare, în centrul căreia una mică etc.

Servosele sunt caracterizate de mai mulți parametri principali. Primul parametru principal este forța pe arbore (cuplul împărțit la accelerația gravitației), care este măsurată pe modele mici în kg / cm și este determinată la tensiunea nominală de alimentare a motorului. De exemplu, un cuplu de 10 kg / cm înseamnă că atunci când distanța până la axa arborelui de ieșire este de 1 cm, o sarcină de 10 kg poate fi menținută pe el.

Al doilea parametru important este viteza de rotire, care este indicată în sec / 60 de grade. Acest parametru arată cât timp durează ca unitatea servo să își rotească arborele de ieșire 60 de grade. De exemplu, 0,2sec / 60 grade. Urmează parametrii precum tensiunea de alimentare, unghiul de rotație (180 sau 360 de grade) și tipul de cutie de viteze (material de transmisie).

Dispune de conectarea dispozitivelor la Arduino

Control motor și servo cu Arduino

10 proiecte interesante pentru Arduino