Hvordan servoen er arrangeret og fungerer

Lavstrømsservoer, der er drevet af arduino (mikroservomotor), bruges i dag meget til amatørrobotik, de gør små desktopmaskiner og mange andre ting interessante og nyttige i husholdningen. Selv bare på hobbyniveau finder sådanne servoer masser af forskellige anvendelser. Lad os se, hvad et servo er i sin enkleste form, hvordan det er grundlæggende designet og hvordan det fungerer.

Selve ordet “servo-drev” kan oversættes som “servo-drev”. Det vil sige, det er sådan en køreindretning, der indeholder en motor styret af negativ feedback, som tillader nøjagtige bevægelser med verificeret placering af arbejdsorganet.

I princippet kan et servodrev kaldes en elektrisk motor, i det styresystem, hvor der er en positionssensor på arbejdsindretningen (eller bare en aksel), hvor de aktuelle parametre bestemmer, hvor, hvor og hvor meget motorrotoren skal eller ikke skal dreje for at opnå det ønskede resultat. I et sådant system er der typisk en drevkontrolenhed, der analyserer parametrene fra sensoren og i overensstemmelse med dem styrer motoreffekten.

Selv om servodrevet fungerer automatisk, er arbejdslegemets positioneringsproces meget nøjagtig på grund af den korrekte behandling af signalet fra sensoren af ​​kontrolbordet. For eksempel kan styringsmålet simpelthen være at opretholde en specifik værdi for en bestemt parameter på nævnte sensor. Så det bliver klart, hvorfor drevet kaldes tracking - det overvåger sensorens tilstand.

En motor med en installeret gearkasse kan kun have tre eller fire ledninger der kommer fra den. To ledninger leverer strøm til motoren, fra den tredje - signalet fra sensoren fjernes, det fjerde kan designes til at drive sensoren.

Normalt er ledningerne røde og sorte eller røde og brune - dette er plus- og minus (jord) strømkabler. Hvid eller gul - en signaltråd fra sensoren, gennem denne ledning kommer et feedbacksignal om systemets aktuelle tilstand til kontroltavlen.

En simpel servo med gearkasse (servo) og potentiometer er et godt eksempel til at forstå, hvordan feedback fungerer i servostyringssystemet.

Potentiometeret har tre udgange. På disse konklusioner, at der på siderne leveres strøm, og gennemsnittet faktisk - output med resistiv spændingsdelere. Hvis du ændrer positionen på styret på potentiometeret, ændres spændingsstørrelsen mellem forsyningen minus og dens gennemsnitlige output i forhold til ændringen i modstand mellem minus og gennemsnitlig udgang.

Antag, at i spidsen til venstre er spændingen ved potentiometerets midtudgang minimum, og i den højre position er den maksimal. Det viser sig, at spændingen ved potentiometerets midterste terminal bestemmes af positionen på dets håndtag, det vil sige af hvilken vinkel det drejes fra den udgangsposition, hvor spændingen ved den midterste terminal er minimal. Typisk anvendes potentiometre med en nominel modstand på 5-10 kΩ.

Og hvordan fungerer servoen her? Potentiometerhåndtaget i dette servodrev er forbundet til motorakslen gennem en gearkasse. Dette betyder, at når motoren kører, og dens rotor roterer, roterer håndtaget på potentiometeret, og derfor ændres modstanden ved det gennemsnitlige output.

I den ekstreme venstre position, for eksempel på den midterste terminal, vil der være 0 volt, i den midterste position - 2,5 volt, og i ekstreme højre - 5 volt. For at forenkle antager vi, at drejepoten på potentiometeret er i stand til at dreje omkring sin akse med 180 grader, hvilket betyder, at 2,5 volt på det gennemsnitlige output svarer til en drejning af drejeknappen 90 grader.

Hvis kontrolkortet modtager information om, at det gennemsnitlige output er 5 volt, og det er nødvendigt at skabe en drejning op til 90 grader, vil en bestemt polaritetskraft automatisk blive anvendt på motoren, indtil den roterer gearkassens udgang (og, på sin plads, potentiometerknappen) fra højre til venstre bringer potentiometeret ikke til den ønskede position. Så snart 2,5 volt bliver på midten af ​​output på potentiometeret, stopper motoren med at modtage strøm fra kontrolbordet.

På en lignende måde realiseres en drejning i den modsatte retning: Hvis den gennemsnitlige ydelse er 0 volt, vil motorforsyningens polaritet være sådan, at potentiometerknappen vil dreje gennem gearkassen fra venstre til højre, indtil spændingen når 2,5 volt, svarende til en drejning af drejeknappen 90 grader. Dette er et temmelig groft eksempel, men det er helt klart.

Gearkassen er nødvendig her for at konvertere de høje omdrejninger i laveffektmotorakslen til lave omdrejninger med stor indsats, hvilket for det første giver mulighed for at dreje potentiometeret, og for det andet at gøre det langsomt og nøjagtigt. Gearkassen består af gear, på motorakslen er der en lille, der roterer en stor, i midten en lille, osv.

Servoer er kendetegnet ved flere hovedparametre. Den første hovedparameter er kraften på skaftet (drejningsmoment divideret med tyngdeaccelerationen), der måles i små modeller i kg / cm og bestemmes ved motorens nominelle forsyningsspænding. For eksempel betyder et drejningsmoment på 10 kg / cm, at når afstanden til udgangsakslens akse er 1 cm, kan der holdes en belastning på 10 kg på den.

Den anden vigtige parameter er drejehastigheden, der er angivet i sek / 60 grader. Denne parameter viser, hvor lang tid servo tager at rotere sin udgangsaksel 60 grader. For eksempel 0,2 sek / 60 grader. Dernæst kommer sådanne parametre som forsyningsspænding, rotationsvinkel (180 eller 360 grader) og gearkassetype (gearmateriale).

Funktioner, der forbinder enheder til Arduino

Motor- og servostyring med Arduino

10 interessante projekter til Arduino