Hur servot är ordnat och fungerar

Lågströmsservos som drivs av arduino (mikroservomotor) används i dag inom amatörrobotik, de gör små stationära maskiner och många andra saker intressanta och användbara i hushållet. Till och med bara på hobbynivå hittar sådana servor massor av olika användningsområden. Låt oss se vad en servo är i sin enklaste form, hur den är grundläggande designad och hur den fungerar.

Ordet "servo drive" kan översättas till "servo drive". Det vill säga att det är en sådan drivanordning som innehåller en motor styrd av negativ feedback, vilket möjliggör exakta rörelser med verifierad positionering av arbetsorganet.

I princip kan en servodrift kallas en elektrisk motor, i det styrsystem där det finns en positionssensor för arbetsanordningen (eller bara en axel), vars strömparametrar avgör hur, var och hur mycket motorrotorn ska eller inte ska svänga för att uppnå önskat resultat. I ett sådant system finns det typiskt en drivenhet som analyserar parametrarna från sensorn och i enlighet med dem styr motoreffekten.

Även om servomotorn fungerar automatiskt, är arbetsorganets positioneringsprocess således mycket exakt på grund av korrekt bearbetning av signalen från sensorn av styrkortet. Till exempel kan styrmålet helt enkelt vara att upprätthålla ett specifikt värde för en speciell parameter hos nämnda sensor. Så det blir tydligt varför enheten kallas spårning - den övervakar sensorns tillstånd.

En motor med installerad växellåda kan endast ha tre eller fyra ledningar som kommer från den. Två ledningar levererar ström till motorn, från den tredje - signalen från sensorn tas bort, den fjärde kan utformas för att driva sensorn.

Vanligtvis är nätkablarna röda och svarta eller röda och bruna - dessa är plus- och minus (jord) strömtrådar. Vitt eller gult - en signaltråd från sensorn, genom denna tråd kommer en återkopplingssignal om systemets nuvarande tillstånd till styrkortet.

En enkel servo med växellåda (servo) och potentiometer är ett bra exempel för att förstå hur feedbacken fungerar i servokontrollsystemet.

Potentiometern har tre utgångar. På dessa slutsatser som på sidorna - levereras kraft och genomsnittet faktiskt - produktion med resistiv spänningsdelare. Om du ändrar positionen för handtaget på potentiometern, kommer spänningen mellan negativ effekt och dess genomsnittliga effekt att förändras i proportion till förändringen i motstånd mellan negativ och medeleffekt.

Anta att i det längst till vänster kommer spänningen vid potentiometerns mittutgång att vara minimal, och i det högsta läget högst är den maximal. Det visar sig att spänningen vid potentiometerns mittterminal bestäms av positionen för dess handtag, det vill säga av vilken vinkel den vrids från utgångsläget, där spänningen vid mittterminalen är minimal. Typiskt används potentiometrar med en nominell resistans av 5-10 kΩ.

Och hur fungerar servo här? Potentiometerhandtaget i denna servo är ansluten till motoraxeln genom en växellåda. Detta betyder att när motorn är igång och dess rotor roterar, roterar handtaget på potentiometern och därför motståndet vid dess genomsnittliga effekt ändras.

I det yttersta vänsterläget, till exempel, på mittterminalen kommer det att vara 0 volt, i mittläget - 2,5 volt och i extrem höger - 5 volt. För att förenkla antar vi att vredet på potentiometern kan rotera runt sin axel med 180 grader, vilket innebär att 2,5 volt på den genomsnittliga utgången kommer att motsvara en vred på 90 grader.

Om styrkortet får information om att den genomsnittliga effekten är 5 volt, och det är nödvändigt att skapa en svängning upp till 90 grader, kommer en viss polaritetskraft automatiskt att appliceras på motorn tills den roterar växellådans utgång (och, på plats med den, potentiometervredet) från höger till vänster kommer inte potentiometern att komma till önskat läge. Så snart 2,5 volt kommer på potentiometerns mittutgång, kommer motorn att sluta ta emot ström från styrkortet.

På liknande sätt kommer en svängning i motsatt riktning att realiseras: om den genomsnittliga effekten är 0 volt, så kommer polariteten hos motortillförseln att vara sådan att potentiometervredet kommer att vrida genom växellådan från vänster till höger, tills spänningen når 2,5 volt, motsvarande en vridning av ratten 90 grader. Detta är ett ganska grovt exempel, men det är ganska tydligt.

Växellådan är nödvändig här för att konvertera de låga effektmotorns höga varv till låga varv med stor ansträngning, vilket för det första gör det möjligt att vrida potentiometern och för det andra att göra det långsamt och exakt. Växellådan består av kugghjul, på motoraxeln finns en liten som roterar en stor, i mitten av vilken en liten, etc.

Servos kännetecknas av flera huvudparametrar. Den första huvudparametern är kraften på axeln (vridmoment dividerat med tyngdens acceleration), som mäts i små modeller i kg / cm och bestäms vid motorns nominella matningsspänning. Till exempel betyder ett vridmoment på 10 kg / cm att när avståndet till utgångsaxelns axel är 1 cm kan en last på 10 kg hållas på den.

Den andra viktiga parametern är vridhastigheten, som indikeras i sek / 60 grader. Denna parameter visar hur lång tid servot tar att rotera sin utgångsaxel 60 grader. Till exempel 0,2 sek / 60 grader. Därefter kommer sådana parametrar som matningsspänningen, rotationsvinkeln (180 eller 360 grader) och typ av växellåda (växelmaterial).

Har anslutningar till Arduino

Motor- och servokontroll med Arduino

10 intressanta projekt för Arduino