Čo je to servomotor?

Servo motor je typ motora, ktorý sa môže otáčať s veľkou presnosťou. Normálne sa tento typ motora skladá z riadiaceho obvodu, ktorý poskytuje spätnú väzbu o aktuálnej polohe hriadeľa motora. Táto spätná väzba umožňuje, aby sa servomotory otáčali s veľkou presnosťou. Ak chcete objekt otočiť v určitých špecifických uhloch alebo vzdialenostiach, použijete servomotor. Skladá sa iba z jednoduchého motora, ktorý beží cez servo mechanizmus. Ak je motor napájaný jednosmerným prúdom, nazýva sa to jednosmerný servomotor a ak je to motor napájaný zo striedavého prúdu, potom sa nazýva striedavý servomotor. V tomto výučbe sa budeme zaoberať iba funkciou jednosmerného servomotora. Okrem týchto hlavných klasifikácií existuje veľa ďalších typov servomotorov založených na type usporiadania prevodovky a prevádzkových vlastnostiach. Servomotory sú zvyčajne vybavené prevodovkou, ktorá umožňuje získať servomotor s veľmi veľkým krútiacim momentom v malých a ľahkých obaloch. Vďaka týmto vlastnostiam sa používajú v mnohých aplikáciách, ako sú autíčka, RC vrtuľníky a lietadlá, robotika atď.

Servomotory sú dimenzované na kg / cm (kilogram na centimeter). Väčšina hobby servomotorov je dimenzovaná na 3 kg / cm alebo 6 kg / cm alebo 12 kg / cm. Tento kg / cm udáva, akú váhu môže váš servomotor zdvihnúť v konkrétnej vzdialenosti. Napríklad: Servomotor s hmotnosťou 6 kg / cm by mal byť schopný zdvihnúť 6 kg, ak je bremeno zavesené 1 cm od hriadeľa motorov, čím väčšia je vzdialenosť, tým menšia je nosnosť. O polohe servomotora rozhoduje elektrický impulz a jeho obvody sú umiestnené vedľa motora.

Pracovný mechanizmus servomotora

Skladá sa z troch častí:

Ovládané zariadenie
Výstupný snímač
Systém spätnej väzby

Je to systém s uzavretou slučkou, kde využíva systém pozitívnej spätnej väzby na riadenie pohybu a konečnej polohy hriadeľa. Tu je zariadenie riadené spätnoväzbovým signálom generovaným porovnaním výstupného signálu a referenčného vstupného signálu.

Tu sa referenčný vstupný signál porovnáva s referenčným výstupným signálom a tretí signál sa vytvára spätnoväzbovým systémom. A tento tretí signál slúži ako vstupný signál do riadenia zariadenia. Tento signál je prítomný, pokiaľ je generovaný spätnoväzbový signál alebo ak existuje rozdiel medzi referenčným vstupným signálom a referenčným výstupným signálom. Hlavnou úlohou servomechanizmu je teda udržiavať výkon systému na požadovanej hodnote za prítomnosti zvukov.

Princíp fungovania servomotora

Servo sa skladá z motora (jednosmerného alebo striedavého prúdu), potenciometra, prevodovej jednotky a ovládacieho obvodu. V prvom rade používame zostavu prevodovky na zníženie otáčok a zvýšenie krútiaceho momentu motora. Povedzme, že v počiatočnej polohe hriadeľa servomotora je poloha gombíka potenciometra taká, aby na výstupnom otvore potenciometra nebol generovaný žiadny elektrický signál. Teraz je elektrický signál vedený do inej vstupnej svorky zosilňovača chybového detektora. Teraz rozdiel medzi týmito dvoma signálmi, jeden pochádza z potenciometra a druhý pochádza z iných zdrojov, bude spracovaný v mechanizme spätnej väzby a výstup bude poskytovaný v zmysle chybového signálu. Tento chybový signál slúži ako vstup pre motor a motor sa začne otáčať.Teraz je hriadeľ motora spojený s potenciometrom a keď sa motor otáča, potenciometer bude generovať signál. Takže pri zmene uhlovej polohy potenciometra sa mení aj jeho výstupný signál spätnej väzby. Po nejakom čase dosiahne poloha potenciometra polohu, že výstup potenciometra je rovnaký ako poskytovaný externý signál. V tomto stave nebude zo zosilňovača na výstup motora žiadny výstupný signál, pretože nie je rozdiel medzi externým aplikovaným signálom a signálom generovaným potenciometrom, a v takom prípade sa motor prestane otáčať.zo zosilňovača na vstup motora nebude žiadny výstupný signál, pretože nie je rozdiel medzi externým aplikovaným signálom a signálom generovaným potenciometrom, a v takom prípade sa motor prestane otáčať.zo zosilňovača na vstup motora nebude žiadny výstupný signál, pretože nie je rozdiel medzi externým aplikovaným signálom a signálom generovaným potenciometrom, a v takom prípade sa motor prestane otáčať.

Prepojenie servomotorov s mikrokontrolérmi:

Prepojenie hobby servomotorov ako je servomotor s90 s MCU je veľmi jednoduché. Z serva vychádzajú tri drôty. Z toho dva sa použijú na napájanie (kladné a záporné) a jeden sa použije na signál, ktorý sa má odoslať z MCU. MG995 Metal Gear Servo Motor , ktorý sa najčastejšie používa pre RC autá humanoidné roboty atď. Obraz MG995 je uvedený nižšie:

Farebné kódovanie vášho servomotora sa môže líšiť, preto si pozrite príslušný údajový list.

Všetky servomotory pracujú priamo s napájacími lištami + 5 V, ale musíme byť opatrní, pokiaľ ide o množstvo prúdu, ktoré by motor spotreboval, ak plánujete použiť viac ako dva servomotory, a preto by mal byť navrhnutý správny štít servomotora.

Ovládanie servomotora:

Všetky motory majú tri vodiče, ktoré z nich vychádzajú. Z toho dva sa použijú na napájanie (kladné a záporné) a jeden sa použije na signál, ktorý sa má odoslať z MCU.

Servomotor je riadený pomocou PWM (impulz s moduláciou), ktorý je poskytovaný riadiacimi vodičmi. K dispozícii je minimálny pulz, maximálny pulz a frekvencia opakovania. Servomotor sa môže z neutrálnej polohy otočiť o 90 stupňov z ktoréhokoľvek smeru. Servomotor očakáva, že bude vidieť pulz každých 20 milisekúnd (ms) a dĺžka impulzu bude určovať, o koľko sa motor otočí. Napríklad 1,5 ms impulz spôsobí, že sa motor otočí do polohy 90 °, napríklad ak je impulz kratší ako 1,5 ms, hriadeľ sa posunie na 0 ° a ak je dlhší ako 1,5 ms, otočí servo na 180 °.

Servomotor pracuje na princípe PWM (modulácia šírky impulzu), čo znamená, že jeho uhol natočenia je riadený dĺžkou pôsobenia impulzu na jeho ovládací PIN. Servomotor je v zásade tvorený jednosmerným motorom, ktorý je ovládaný premenným rezistorom (potenciometrom) a niektorými prevodovými stupňami. Vysokorýchlostná sila jednosmerného motora je prevodom prevedená na krútiaci moment. Vieme, že PRÁCA = SILA X VZDIALENOSŤ, v jednosmernom motore Sila je menšia a vzdialenosť (rýchlosť) je veľká a v serve je sila vysoká a vzdialenosť je menšia. Potenciometer je pripojený k výstupnému hriadeľu serva, aby sa vypočítal uhol a zastavil sa jednosmerný motor v požadovanom uhle.

Servomotor sa dá otáčať od 0 do 180 stupňov, v závislosti od výroby však môže ísť až o 210 stupňov. Tento stupeň rotácie je možné ovládať použitím elektrického impulzu správnej šírky na jeho ovládací kolík. Servo kontroluje pulz každých 20 milisekúnd. Pulz so šírkou 1 ms (1 milisekundu) môže otočiť servo na 0 stupňov, 1,5 ms sa môže otočiť do 90 stupňov (neutrálna poloha) a 2 ms impulzom sa môže otočiť do 180 stupňov.

Všetky servomotory pracujú priamo s napájacími lištami + 5V, ale musíme byť opatrní, pokiaľ ide o množstvo prúdu, ktoré by motor spotreboval, ak plánujete použiť viac ako dva servomotory, a preto by mal byť navrhnutý správny štít servomotora.

Ak sa chcete dozvedieť viac o princípe práce servomotora a jeho praktickom použití, pozrite si nižšie uvedené aplikácie, kde je vysvetlenie ovládania servomotora uvedené na príkladoch:

Obvod testeru servomotora
Prepojenie servomotora s mikrokontrolérom 8051
Ovládanie servomotora pomocou Arduina
Servo riadenie s Arduino Due
Servo riadenie s Flex senzorom
Výukový program pre servomotory Raspberry Pi

Čo je to servomotor?