Hvordan servoen er ordnet og fungerer

Lavstrømsservoer som drives av arduino (mikroservomotor) er mye brukt i dag innen amatørrobotikk, de gjør små stasjonære maskiner og mange andre ting interessante og nyttige i husholdningen. Til og med bare på hobbynivå finner slike servoer mange forskjellige bruksområder. La oss se hva en servo er i sin enkleste form, hvordan den er grunnleggende designet og hvordan den fungerer.

Selve ordet “servo drive” kan oversettes som “servo drive”. Det vil si at det er en slik kjøreinnretning som inneholder en motor styrt av negativ tilbakemelding, som tillater presise bevegelser med verifisert posisjonering av arbeidsorganet.

I prinsippet kan en servodrift kalles en elektrisk motor, i styresystemet hvor det er en posisjonssensor på arbeidsinnretningen (eller bare en aksel), hvor gjeldende parametere bestemmer hvordan, hvor og hvor mye motorrotoren skal eller ikke skal svinge for å oppnå ønsket resultat. I et slikt system er det vanligvis en drivenhet som analyserer parametrene fra sensoren og i samsvar med dem kontrollerer motoreffekten.

Selv om servo-stasjonen fungerer automatisk, er arbeidslegemets posisjoneringsprosess veldig nøyaktig på grunn av korrekt prosessering av signalet fra sensoren av sentralen. For eksempel kan kontrollmålet ganske enkelt være å opprettholde en spesifikk verdi for en bestemt parameter til nevnte sensor. Så det blir klart hvorfor stasjonen kalles sporing - den overvåker tilstanden til sensoren.

En motor med installert girkasse kan bare ha tre eller fire ledninger som kommer fra den. To ledninger leverer strøm til motoren, fra den tredje - signalet fra sensoren fjernes, den fjerde kan være designet for å drive sensoren.

Vanligvis er strømtrådene røde og svarte eller røde og brune - dette er pluss- og minus (bakken) strømkablene. Hvit eller gul - en signalledning fra sensoren, gjennom denne ledningen kommer et tilbakemeldingssignal om strømtilstanden til systemet til styret.

En enkel servo med girkasse (servo) og potensiometer er et flott eksempel for å forstå hvordan tilbakemeldingene fungerer i servostyringssystemet.

Potensiometeret har tre utganger. På de konklusjonene som på sidene - leveres strøm, og gjennomsnittet faktisk med resistiv spenningsdelere. Hvis du endrer posisjonen til håndtaket til potensiometeret, vil størrelsen på spenningen mellom tilførselen minus og dens gjennomsnittlige utgang endres i forhold til endringen i motstand mellom minus og gjennomsnittlig utgang.

Anta, i venstre stilling, vil spenningen ved potensiometerets midtterminal være minimum, og helt til høyre - maksimalt. Det viser seg at spenningen ved potensiometerets midtterminal bestemmes av plasseringen av håndtaket, det vil si av hvilken vinkel den dreies fra startposisjonen, der spenningen ved midtterminalen er minimal. Typisk brukes potensiometre med en nominell motstand på 5-10 kΩ.

Og hvordan fungerer servoen her? Potensiometerhåndtaket i denne servostasjonen kobles til motorakselen gjennom en girkasse. Dette betyr at når motoren er i gang og rotoren roterer, roterer håndtaket til potensiometeret, og derfor endres motstanden ved gjennomsnittlig effekt.

I ekstreme venstre stilling, for eksempel på midtterminalen vil det være 0 volt, i midtposisjonen - 2,5 volt, og i ytterste høyre - 5 volt. For å forenkle antar vi at potensiometerens dreieknop er i stand til å rotere rundt aksen med 180 grader, noe som betyr at 2,5 volt på den gjennomsnittlige ytelsen vil tilsvare en dreining av knotten 90 grader.

Hvis sentralen mottar informasjon om at gjennomsnittlig ytelse er 5 volt, og det er nødvendig å skape en sving opp til 90 grader, vil en viss polaritetskraft automatisk bli påført motoren til den roterer girkasseutgangen (og, på plass med den, potensiometerbryteren) fra høyre til venstre vil ikke potensiometeret komme i ønsket posisjon. Så snart 2,5 volt blir på midtutgangen til potensiometeret, vil motoren slutte å motta strøm fra kontrollbordet.

På lignende måte vil en sving i motsatt retning realiseres: hvis gjennomsnittlig ytelse er 0 volt, vil polariteten til motortilførselen være slik at potensiometerbryteren vil vri seg gjennom girkassen fra venstre til høyre, inntil spenningen når 2,5 volt, tilsvarende en dreining på dreien 90 grader. Dette er et ganske grovt eksempel, men det er ganske tydelig.

Girkassen er her nødvendig for å konvertere høye omdreininger av laveffektmotorakselen til lave omdreininger med stor anstrengelse, noe som for det første gjør det mulig å dreie potensiometeret, og for det andre å gjøre det sakte og nøyaktig. Girkassen består av gir, på motorakselen er det en liten som roterer en stor, i midten en liten, etc.

Servoer er preget av flere hovedparametere. Den første hovedparameteren er kraften på akselen (dreiemoment delt på tyngdesnaklingen), som måles i små modeller i kg / cm og bestemmes ved motorens nominelle forsyningsspenning. For eksempel betyr et dreiemoment på 10 kg / cm at når avstanden til aksen til utgående aksel er 1 cm, kan en belastning på 10 kg holdes på den.

Den andre viktige parameteren er dreiehastigheten, som er angitt i sek / 60 grader. Denne parameteren viser hvor lang tid servoen tar å rotere utgangsakselen 60 grader. For eksempel 0,2 sek / 60 grader. Deretter kommer parametere som forsyningsspenning, rotasjonsvinkel (180 eller 360 grader) og type girkasse (girmateriale).

Funksjoner som kobler enheter til Arduino

Motor- og servokontroll med Arduino

10 interessante prosjekter for Arduino