Kā servo ir sakārtots un darbojas

Mazjaudas servo, ko darbina arduino (mikro servo motors), mūsdienās tiek plaši izmantotas amatieru robotikā, pamatojoties uz to, kas padara mazas galddatorus un daudzas citas lietas interesantas un noderīgas mājsaimniecībā. Pat tikai vaļasprieka līmenī šādās servos ir daudz dažādu lietojumu. Apskatīsim, kāds ir servo vienkāršākajā formā, kā tas ir pamatkonstruēts un kā tas darbojas.

Pats vārds “servo piedziņa” var tikt tulkots kā “servo piedziņa”. Tas ir, tāda braukšanas ierīce satur motoru, ko kontrolē negatīva atgriezeniskā saite, kas ļauj precīzi kustēties ar pārbaudītu darba ķermeņa novietojumu.

Principā servo piedziņu var saukt par elektromotoru, kura vadības sistēmā ir darba ierīces (vai tikai vārpstas) stāvokļa sensors, no kura pašreizējie parametri nosaka, kā, kur un cik daudz motora rotoram vajadzētu griezties vai nevajadzētu pagriezties, lai iegūtu vēlamo rezultātu. Parasti šādā sistēmā ir piedziņas vadības bloks, kas analizē parametrus no sensora un saskaņā ar tiem kontrolē motora jaudu.

Tādējādi, lai arī servo piedziņa darbojas automātiski, darba korpusa pozicionēšanas process ir ļoti precīzs, jo vadības pults pareizi apstrādā signālu no sensora. Piemēram, kontroles mērķis var būt vienkārši uzturēt noteiktu vērtību konkrētam sensora parametram. Tātad kļūst skaidrs, kāpēc piedziņu sauc par izsekošanu - tas uzrauga sensora stāvokli.

Motoram ar uzstādītu pārnesumkārbu no tā var būt tikai trīs vai četri vadi. Divi vadi baro motoru ar jaudu, sākot ar trešo - signāls no sensora tiek noņemts, ceturto var projektēt sensora barošanai.

Parasti strāvas vadi ir sarkani un melni vai sarkani un brūni - tie ir plus un mīnus (zemes) strāvas vadi. Balta vai dzeltena - signāla vads no sensora, caur šo vadu vadības panelī nonāk atgriezeniskās saites signāls par pašreizējo sistēmas stāvokli.

Vienkāršs servo ar pārnesumu (servo) un potenciometru ir lielisks piemērs, lai saprastu, kā atsauksmes darbojas servo vadības sistēmā.

Potenciometram ir trīs izejas. Pēc šiem secinājumiem, ka sānos tiek piegādāta enerģija, bet vidējā - izeja ar pretestības sprieguma dalītāju. Ja maināt potenciometra roktura pozīciju, tad sprieguma lielums starp barošanas mīnusu un tā vidējo izlaidi mainīsies proporcionāli pretestības izmaiņām starp mīnusu un vidējo izeju.

Pieņemsim, ka kreisākajā pozīcijā spriegums potenciometra vidējā spailē būs minimāls, bet galējā labajā pusē - maksimālais. Izrādās, ka spriegumu potenciometra vidējā spailē nosaka tā roktura novietojums, tas ir, ar kādu leņķi tas tiek pagriezts no sākotnējās pozīcijas, kurā vidējā spailes spriegums ir minimāls. Parasti izmanto potenciometrus ar nominālo pretestību 5-10 kΩ.

Un kā šeit darbojas servo? Potenciometra rokturis šajā servopiedziņā caur reduktoru ir savienots ar motora vārpstu. Tas nozīmē, ka, kad motors darbojas un tā rotors griežas, potenciometra rokturis griežas un tāpēc mainās pretestība pie tā vidējās jaudas.

Galējā kreisajā pozīcijā, piemēram, vidējā spailē būs 0 volti, vidējā stāvoklī - 2,5 volti, un galēji labajā pusē - 5 volti. Lai vienkāršotu, mēs pieņemam, ka potenciometra poga spēj pagriezties ap savu asi par 180 grādiem, kas nozīmē, ka vidējā izejas jauda 2,5 volti atbildīs pogas pagriešanai par 90 grādiem.

Ja vadības pults saņem informāciju par to, ka vidējā izejas jauda ir 5 volti, un ir nepieciešams izveidot pagriezienu līdz 90 grādiem, tad motoram automātiski tiks piemērota noteikta polaritātes jauda, ​​līdz tas pagriež reduktora izeju (un, kopā ar to, potenciometra kloķi). no labās uz kreiso pusi potenciometrs nenonāks vēlamajā pozīcijā. Tiklīdz potenciometra vidējā izejā būs 2,5 volti, motors pārtrauks enerģijas saņemšanu no vadības paneļa.

Līdzīgā veidā tiks realizēts pagrieziens pretējā virzienā: ja vidējā izejas jauda ir 0 volti, tad motora padeves polaritāte būs tāda, ka potenciometra poga griezīsies pa reduktoru no kreisās uz labo pusi, līdz spriegums sasniegs 2,5 voltus, kas atbilst pogas pagriezienam 90 grādi. Šis ir diezgan rupjš piemērs, taču tas ir pilnīgi skaidrs.

Pārnesumkārba šeit ir nepieciešama, lai ar lielu piepūli pārveidotu mazjaudas motora vārpstas lielos apgriezienus zemās apgriezienos, kas, pirmkārt, ļaus pagriezt potenciometru, un, otrkārt, to izdarīt lēnām un precīzi. Pārnesumkārba sastāv no pārnesumiem, uz motora vārpstas ir maza, kas pagriež lielu, kuras centrā maza, utt.

Servosu raksturo vairāki galvenie parametri. Pirmais galvenais parametrs ir spēks uz vārpstu (griezes moments dalīts ar gravitācijas paātrinājumu), ko mēra mazos modeļos kg / cm un nosaka pie motora nominālā barošanas sprieguma. Piemēram, griezes moments 10 kg / cm nozīmē, ka tad, kad attālums līdz izejas vārpstas asij ir 1 cm, uz tā var noturēt 10 kg slodzi.

Otrs svarīgais parametrs ir pagrieziena ātrums, ko norāda sekundēs / 60 grādos. Šis parametrs parāda, cik ilgs laiks nepieciešams servo piedziņai, lai pagrieztu savu izejas vārpstu par 60 grādiem. Piemēram, 0,2 sekundes / 60 grādi. Tālāk seko tādi parametri kā barošanas spriegums, griešanās leņķis (180 vai 360 grādi) un pārnesumkārbas tips (pārnesuma materiāls).

Funkcijas, kas savieno ierīces ar Arduino

Motora un servovadība ar Arduino

10 interesanti projekti Arduino