Comment le servo est organisé et fonctionne

Les servos à faible courant entraînés par arduino (micro servomoteur) sont largement utilisés aujourd'hui en robotique amateur, ils rendent les petites machines de bureau et bien d'autres choses intéressantes et utiles dans le ménage. Même juste au niveau des loisirs, ces servos trouvent une tonne d'utilisations diverses. Voyons ce qu'est un servo dans sa forme la plus simple, comment il est fondamentalement conçu et comment il fonctionne.

Le mot «servo variateur» lui-même peut être traduit par «servo variateur». Autrement dit, c'est un tel dispositif d'entraînement qui contient un moteur contrôlé par rétroaction négative, qui permet des mouvements précis avec un positionnement vérifié du corps de travail.

En principe, un servo-entraînement peut être appelé un moteur électrique, dans le système de commande dont il y a un capteur de position du dispositif de travail (ou juste un arbre), dont les paramètres actuels déterminent comment, où et combien le rotor du moteur doit ou ne doit pas tourner pour obtenir le résultat souhaité. Typiquement, dans un tel système, il existe une unité de commande d'entraînement qui analyse les paramètres du capteur et, conformément à eux, contrôle la puissance du moteur.

Ainsi, bien que l'entraînement servo fonctionne automatiquement, le processus de positionnement du corps de travail est très précis en raison du traitement correct du signal du capteur par la carte de commande. Par exemple, l'objectif de contrôle peut être simplement de maintenir une valeur spécifique pour un paramètre particulier dudit capteur. Il devient donc clair pourquoi le lecteur est appelé suivi - il surveille l'état du capteur.

Un moteur avec une boîte de vitesses installée ne peut en avoir que trois ou quatre fils. Deux fils alimentent le moteur, à partir du troisième - le signal du capteur est supprimé, le quatrième peut être conçu pour alimenter le capteur.

Habituellement, les fils d'alimentation sont rouges et noirs ou rouges et marron - ce sont les fils d'alimentation plus et moins (masse). Blanc ou jaune - un fil de signal provenant du capteur, à travers ce fil, un signal de rétroaction sur l'état actuel du système arrive à la carte de commande.

Un servo simple avec boîte de vitesses (servo) et potentiomètre est un excellent exemple pour comprendre le fonctionnement de la rétroaction dans le système de servocommande.

Le potentiomètre a trois sorties. Sur ces conclusions que sur les côtés - le pouvoir est fourni, et la moyenne en fait - la production avec diviseur de tension résistif. Si vous changez la position de la poignée du potentiomètre, alors l'amplitude de la tension entre le moins d'alimentation et sa sortie moyenne changera proportionnellement au changement de résistance entre le moins et la sortie moyenne.

Supposons que, dans la position la plus à gauche, la tension à la sortie centrale du potentiomètre soit minimale, et dans la position la plus à droite, elle sera maximale. Il s'avère que la tension à la borne centrale du potentiomètre est déterminée par la position de sa poignée, c'est-à-dire par quel angle elle est tournée par rapport à la position initiale, dans laquelle la tension à la borne centrale est minimale. Typiquement, des potentiomètres avec une résistance nominale de 5-10 kΩ sont utilisés.

Et comment fonctionne le servo ici? La poignée du potentiomètre de ce servomoteur est connectée à l'arbre du moteur via une boîte de vitesses. Cela signifie que lorsque le moteur tourne et que son rotor tourne, la poignée du potentiomètre tourne et donc la résistance à sa sortie moyenne change.

En position extrême gauche, par exemple, sur la borne centrale, il y aura 0 volt, en position médiane - 2,5 volts et à l'extrême droite - 5 volts. Pour simplifier, nous supposons que le bouton du potentiomètre est capable de tourner autour de son axe de 180 degrés, ce qui signifie que 2,5 volts sur la sortie moyenne correspondront à un tour du bouton de 90 degrés.

Si la carte de commande reçoit des informations indiquant que la sortie moyenne est de 5 volts et qu'il est nécessaire de créer un virage jusqu'à 90 degrés, une certaine puissance de polarité sera automatiquement appliquée au moteur jusqu'à ce qu'il fasse tourner la sortie de la boîte de vitesses (et, en place avec lui, le bouton du potentiomètre) de droite à gauche, le potentiomètre n'amènera pas à la position souhaitée. Dès que 2,5 volts deviennent sur la sortie médiane du potentiomètre, le moteur cesse de recevoir de l'énergie de la carte de commande.

De la même manière, un virage dans la direction opposée sera réalisé: si la sortie moyenne est de 0 volt, la polarité de l'alimentation du moteur sera telle que le bouton du potentiomètre tournera à travers la boîte de vitesses de gauche à droite, jusqu'à ce que la tension atteigne 2,5 volts, correspondant à un tour du bouton de 90 degrés. C'est un exemple assez grossier, mais il est assez clair.

La boîte de vitesses est nécessaire ici pour convertir les révolutions élevées de l'arbre du moteur de faible puissance en basses révolutions avec un grand effort, ce qui permettra, d'une part, de tourner le potentiomètre, et d'autre part, de le faire lentement et avec précision. La boîte de vitesses se compose d'engrenages, sur l'arbre du moteur il y a un petit qui tourne un grand, au centre duquel un petit, etc.

Les servos sont caractérisés par plusieurs paramètres principaux. Le premier paramètre principal est la force sur l'arbre (couple divisé par l'accélération de la gravité), qui est mesurée sur de petits modèles en kg / cm et est déterminée à la tension d'alimentation nominale du moteur. Par exemple, un couple de 10 kg / cm signifie qu'à une distance de 1 cm de l'axe de l'arbre de sortie, une charge de 10 kg peut être maintenue sur celui-ci.

Le deuxième paramètre important est la vitesse de rotation, qui est indiquée en sec / 60 degrés. Ce paramètre indique le temps nécessaire au servo variateur pour faire tourner son arbre de sortie de 60 degrés. Par exemple, 0,2 sec / 60 degrés. En outre, des paramètres tels que la tension d'alimentation, l'angle de rotation (180 ou 360 degrés) et le type de boîte de vitesses (matériau d'engrenage) suivent.

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