Как е подредено и работи сервото

Ниско токови серво задвижвани от ардуино (микро серво мотор) се използват широко днес в любителската роботика, те правят малки настолни машини и много други неща интересни и полезни в домакинството. Дори само на ниво хоби такива сервоприводи намират множество разнообразни приложения. Нека да видим какво е серво в най-простата му форма, как е фундаментално проектиран и как работи.

Самата дума „серво задвижване“ може да се преведе като „серво задвижване“. Тоест, това е такова задвижващо устройство, което съдържа двигател, контролиран от отрицателна обратна връзка, което позволява прецизни движения с проверено позициониране на работното тяло.

По принцип серво задвижването може да се нарече електродвигател, в системата за управление на който има сензор за положение на работещото устройство (или просто вал), текущите параметри, от които определят как, къде и колко трябва да се завърти роторът на двигателя или не, за да се получи желаният резултат. Обикновено в такава система има устройство за управление на задвижването, което анализира параметрите от сензора и в съответствие с тях контролира мощността на двигателя.

По този начин, въпреки че серво задвижването работи автоматично, процесът на позициониране на работното тяло е много точен поради правилната обработка на сигнала от сензора от контролното табло. Например, управляващата цел може просто да бъде поддържане на конкретна стойност за определен параметър на споменатия сензор. Така става ясно защо устройството се нарича проследяване - следи състоянието на сензора.

Двигател с инсталирана скоростна кутия може да има само три или четири проводника, идващи от нея. Два проводника подават захранване на двигателя, от третия - сигналът от сензора се отстранява, четвъртият може да бъде проектиран да захранва сензора.

Обикновено захранващите проводници са червени и черни или червени и кафяви - това са плюсовите и минусовите (заземени) захранващи проводници. Бял или жълт - сигнален проводник от сензора, през този проводник сигнал за обратна връзка за текущото състояние на системата идва към контролното табло.

Един прост серво със скоростна кутия (серво) и потенциометър е чудесен пример за разбиране как функционира обратната връзка в системата за управление на серво.

Потенциометърът има три изхода. На тези заключения, че от страните - захранването се доставя, а средното всъщност - продукцията с резистивен разделител на напрежението, Ако промените позицията на дръжката на потенциометъра, тогава напрежението между отрицателната мощност и нейния среден изход ще се промени пропорционално на промяната на съпротивлението между отрицателния и средния изход.

Да предположим, че в най-лявото положение напрежението в средния изход на потенциометъра ще бъде минимално, а в най-дясното положение - максимално. Оказва се, че напрежението в средния извод на потенциометъра се определя от позицията на неговата дръжка, тоест от какъв ъгъл е обърнат от първоначалното положение, в което напрежението в средния извод е минимално. Обикновено се използват потенциометри с номинално съпротивление 5-10 kΩ.

И как работи сервото тук? Дръжката на потенциометъра в това серво задвижване е свързана към вала на двигателя чрез скоростна кутия. Това означава, че когато двигателят работи и неговият ротор се върти, дръжката на потенциометъра се върти и следователно съпротивлението при средната му мощност се променя.

В крайно ляво положение, например, в средния терминал ще има 0 волта, в средното положение - 2,5 волта, а в крайното дясно - 5 волта. За опростяване приемаме, че копчето на потенциометъра може да се върти около оста си на 180 градуса, което означава, че 2,5 волта на средния изход ще съответстват на завъртане на копчето на 90 градуса.

Ако контролното табло получи информация, че средната мощност е 5 волта и е необходимо да се създаде оборот до 90 градуса, тогава определена полярна мощност автоматично ще бъде приложена към двигателя, докато не завърти изхода на скоростната кутия (и на мястото с него копчето на потенциометъра) отдясно на ляво, потенциометърът няма да доведе до желаното положение. Щом 2,5 волта стане на средния изход на потенциометъра, моторът ще спре да приема мощност от контролната платка.

По подобен начин ще се реализира завой в обратна посока: ако средният изход е 0 волта, тогава полярността на захранването на двигателя ще бъде такава, че копчето на потенциометъра ще се завърти през скоростната кутия отляво надясно, докато напрежението достигне 2,5 волта, което съответства на завъртане на копчето на 90 градуса. Това е доста груб пример, но е съвсем ясно.

Предавателната кутия е необходима тук, за да преобразува високите обороти на вала на двигателя с малка мощност в ниски обороти с големи усилия, което ще позволи, първо, да завърти потенциометъра и второ, да го прави бавно и точно. Скоростната кутия се състои от зъбни колела, върху вала на двигателя има малка, която върти голяма, в центъра на която малка и т.н.

Сервовете се характеризират с няколко основни параметъра. Първият основен параметър е силата върху вала (въртящият момент, разделен на ускорението на гравитацията), която се измерва при малки модели в kg / cm и се определя при номиналното захранващо напрежение на двигателя. Например, въртящ момент от 10 кг / см означава, че когато разстоянието до оста на изходящия вал е 1 см, върху него може да се задържи товар от 10 кг.

Вторият важен параметър е скоростта на завъртане, която е посочена в сек / 60 градуса. Този параметър показва колко време отнема серво задвижването да завърти изходящия си вал на 60 градуса. Например 0,2 сек / 60 градуса. Следват такива параметри като захранващото напрежение, ъгъл на завъртане (180 или 360 градуса) и вида на скоростната кутия (материал на предавката).

Разполага с свързващи устройства към Arduino

Моторно и серво управление с Arduino

10 интересни проекта за Arduino