วิธีการจัดเรียงและการทำงานของเซอร์โว

เซอร์โวกระแสต่ำขับเคลื่อนโดย arduino (ไมโครเซอร์โวมอเตอร์) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหุ่นยนต์มือสมัครเล่นในปัจจุบันพวกเขาสร้างเครื่องเดสก์ท็อปขนาดเล็กและสิ่งอื่น ๆ อีกมากมายที่น่าสนใจและมีประโยชน์ในครัวเรือน แม้แต่ในระดับงานอดิเรกเซอร์โวนั้นก็ยังพบการใช้งานที่หลากหลาย เรามาดูกันว่าเซอร์โวอยู่ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดออกแบบมาอย่างไรและทำงานอย่างไร

คำว่า "servo drive" นั้นสามารถแปลเป็น "servo drive" นั่นคือมันเป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่ประกอบด้วยเครื่องยนต์ที่ควบคุมโดยข้อเสนอแนะเชิงลบซึ่งช่วยให้การเคลื่อนไหวที่แม่นยำด้วยการตรวจสอบตำแหน่งของร่างกายที่ทำงาน

โดยหลักการแล้วเซอร์โวไดรฟ์สามารถเรียกได้ว่าเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าในระบบควบคุมซึ่งมีเซ็นเซอร์ตำแหน่งของอุปกรณ์ทำงาน (หรือเพียงแค่เพลา) พารามิเตอร์ปัจจุบันที่เป็นตัวกำหนดว่าที่ไหนและจำนวนใบพัดมอเตอร์ควรจะได้รับผลลัพธ์ที่ต้องการหรือไม่ โดยปกติแล้วในระบบดังกล่าวจะมีชุดควบคุมไดรฟ์ที่วิเคราะห์พารามิเตอร์จากเซ็นเซอร์และตามการควบคุมพลังงานมอเตอร์

ดังนั้นแม้ว่าเซอร์โวไดรฟ์จะทำงานโดยอัตโนมัติ แต่กระบวนการกำหนดตำแหน่งของคณะทำงานนั้นมีความแม่นยำมากเนื่องจากการประมวลผลสัญญาณที่ถูกต้องจากเซ็นเซอร์โดยคณะกรรมการควบคุม ตัวอย่างเช่นเป้าหมายการควบคุมอาจเพียงเพื่อรักษาค่าเฉพาะสำหรับพารามิเตอร์เฉพาะของเซ็นเซอร์ดังกล่าว ดังนั้นจึงชัดเจนว่าทำไมไดรฟ์เรียกว่าการติดตาม - จะตรวจสอบสถานะของเซ็นเซอร์

เครื่องยนต์ที่มีกล่องเกียร์ที่ติดตั้งสามารถมีสายสามหรือสี่สายมาจากมัน สายไฟสองเส้นจ่ายกำลังไปยังเครื่องยนต์จากสายที่สาม - สัญญาณจากเซ็นเซอร์ถูกลบออกสายที่สี่สามารถออกแบบให้จ่ายพลังงานเซ็นเซอร์

โดยปกติแล้วสายไฟจะเป็นสีแดงและสีดำหรือสีแดงและสีน้ำตาลซึ่งเป็นสายไฟบวกและลบ (ภาคพื้นดิน) สีขาวหรือสีเหลือง - สายสัญญาณจากเซ็นเซอร์ผ่านสายนี้สัญญาณความคิดเห็นเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของระบบมาถึงคณะกรรมการควบคุม

เซอร์โวแบบเรียบง่ายพร้อมเกียร์ (เซอร์โว) และโพเทนชิออมิเตอร์เป็นตัวอย่างที่ดีในการทำความเข้าใจว่าข้อเสนอแนะทำงานอย่างไรในระบบควบคุมเซอร์โว

โพเทนชิออมิเตอร์มีสามเอาต์พุต ในข้อสรุปเหล่านั้นที่ด้านข้าง - กำลังไฟและค่าเฉลี่ยในความเป็นจริง - เอาท์พุท พร้อมตัวแบ่งแรงดันทาน. หากคุณเปลี่ยนตำแหน่งของด้ามจับของโพเทนชิออมิเตอร์แล้วขนาดของแรงดันไฟฟ้าระหว่างอุปทานลบและเอาท์พุทเฉลี่ยจะเปลี่ยนตามสัดส่วนของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานระหว่างลบและค่าเฉลี่ย

สมมติว่าในตำแหน่งซ้ายสุดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วกลางของโพเทนชิออมิเตอร์จะต่ำสุดและในขวาสุด - สูงสุด ปรากฎว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วกลางของโพเทนชิออมิเตอร์ถูกกำหนดโดยตำแหน่งของมือจับของมันนั่นคือตามมุมที่มันเปลี่ยนจากตำแหน่งเริ่มต้นซึ่งแรงดันที่ขั้วกลางนั้นน้อยที่สุด โดยทั่วไปจะใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ที่มีความต้านทานเล็กน้อยประมาณ 5-10 kΩ

และเซอร์โวทำงานที่นี่ได้อย่างไร ด้ามโพเทนชิออมิเตอร์ในไดรฟ์เซอร์โวนี้เชื่อมต่อกับเพลามอเตอร์ผ่านกระปุกเกียร์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อเครื่องยนต์กำลังทำงานและโรเตอร์หมุนมือจับของโพเทนชิออมิเตอร์จะหมุนและดังนั้นความต้านทานที่เอาต์พุตเฉลี่ยจะเปลี่ยนไป

ในตำแหน่งซ้ายสุดขั้วตัวอย่างเช่นบนเทอร์มินัลกลางจะมี 0 โวลต์ในตำแหน่งกลาง - 2.5 โวลต์และในขวาสุด - 5 โวลต์ เพื่อให้ง่ายขึ้นเราสันนิษฐานว่าลูกบิดของโพเทนชิออมิเตอร์สามารถหมุนรอบแกนของมันได้ 180 องศาซึ่งหมายความว่า 2.5 โวลต์ของเอาต์พุตเฉลี่ยจะสอดคล้องกับการหมุนของลูกบิด 90 องศา

หากคณะกรรมการควบคุมได้รับข้อมูลว่าเอาต์พุตเฉลี่ยคือ 5 โวลต์และจำเป็นต้องสร้างการหมุนขึ้นไป 90 องศาจากนั้นพลังงานขั้วบางอย่างจะถูกนำไปใช้กับมอเตอร์โดยอัตโนมัติจนกว่ามันจะหมุนเฟืองเกียร์ (และหมุนลูกบิดมิเตอร์) จากขวาไปซ้ายโพเทนชิออมิเตอร์จะไม่นำไปสู่ตำแหน่งที่ต้องการ ทันทีที่ 2.5 โวลต์กลายเป็นเอาต์พุตกลางของโพเทนชิออมิเตอร์มอเตอร์จะหยุดรับพลังงานจากแผงควบคุม

ในทำนองเดียวกันการเลี้ยวในทิศทางตรงกันข้ามจะถูกรับรู้: ถ้าเอาท์พุทเฉลี่ยเป็น 0 โวลต์ดังนั้นขั้วจ่ายไฟของมอเตอร์จะเป็นเช่นนั้นลูกบิดโพเทนชิออมิเตอร์จะหมุนผ่านกระปุกเกียร์จากซ้ายไปขวาจนกระทั่งแรงดันถึง 2.5 โวลต์ นี่เป็นตัวอย่างที่ค่อนข้างหยาบ แต่ก็ค่อนข้างชัดเจน

กล่องเกียร์มีความจำเป็นที่นี่เพื่อแปลงการหมุนรอบสูงของเพลามอเตอร์กำลังต่ำเป็นการหมุนรอบต่ำด้วยความพยายามอย่างยิ่งยวดซึ่งจะช่วยให้อันดับแรกเปลี่ยนโพเทนชิออมิเตอร์และอย่างที่สองทำอย่างช้าๆและแม่นยำ กระปุกประกอบด้วยเกียร์บนเพลามอเตอร์มีขนาดเล็กที่หมุนหนึ่งขนาดใหญ่ในศูนย์ซึ่งเป็นขนาดเล็ก ฯลฯ

เซอร์โวนั้นมีพารามิเตอร์หลักหลายตัว ตัวแปรหลักตัวแรกคือแรงที่เพลา (แรงบิดหารด้วยความเร่งของแรงโน้มถ่วง) ซึ่งวัดในแบบจำลองขนาดเล็กเป็นกิโลกรัม / ซม. และถูกกำหนดที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของมอเตอร์ ตัวอย่างเช่นแรงบิด 10 กก. / ซม. หมายความว่าเมื่อระยะทางถึงแกนของเพลาส่งออกคือ 1 ซม. สามารถรับน้ำหนักได้ 10 กิโลกรัม

พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สองคือความเร็วในการเลี้ยวซึ่งระบุเป็นวินาที / 60 องศา พารามิเตอร์นี้แสดงระยะเวลาที่ไดรฟ์เซอร์โวหมุนแกนเอาท์พุท 60 องศา ตัวอย่างเช่น 0.2sec / 60 องศา ถัดไปมาพารามิเตอร์เช่นแรงดันไฟฟ้า, มุมการหมุน (180 หรือ 360 องศา) และประเภทของกระปุกเกียร์ (วัสดุเกียร์)

คุณสมบัติการเชื่อมต่ออุปกรณ์กับ Arduino

ควบคุมมอเตอร์และเซอร์โวด้วย Arduino

10 โครงการที่น่าสนใจสำหรับ Arduino