Co to jest silnik serwo?

Co to jest silnik serwo?

Serwomotor jest typem silnika, który może się obracać z wielką precyzją. Zwykle ten typ silnika składa się z obwodu sterującego, który zapewnia sprzężenie zwrotne na temat aktualnego położenia wału silnika, co pozwala serwomotorom obracać się z dużą precyzją. Jeśli chcesz obrócić obiekt pod określonymi kątami lub na określoną odległość, użyj serwomotoru. Składa się po prostu z prostego silnika, który działa przez mechanizm serwo. Jeśli silnik jest zasilany ze źródła prądu stałego, nazywa się go serwomotorem prądu stałego, a jeśli jest silnikiem zasilanym prądem przemiennym, nazywa się serwomotorem prądu przemiennego. W tym samouczku będziemy omawiać tylko działanie serwomotoru prądu stałego. Oprócz tych głównych klasyfikacji istnieje wiele innych typów serwomotorów w zależności od rodzaju układu przekładni i charakterystyki roboczej. Silnik serwo jest zwykle wyposażony w przekładnię, która pozwala nam uzyskać serwomotor o bardzo wysokim momencie obrotowym w małych i lekkich opakowaniach. Ze względu na te cechy są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak samochodziki, helikoptery i samoloty RC, robotyka itp.

Serwosilniki są oceniane w kg / cm (kilogram na centymetr). Większość serwomotorów hobbystycznych jest oceniana na 3 kg / cm lub 6 kg / cm lub 12 kg / cm. Ta wartość kg / cm mówi ci, jaką wagę twój serwomotor może unieść na określoną odległość. Na przykład: Silnik serwo 6 kg / cm powinien być w stanie unieść 6 kg, jeśli ładunek jest zawieszony 1 cm od wału silnika, im większa odległość, tym mniejsza nośność. O pozycji serwomotoru decyduje impuls elektryczny, a jego obwód jest umieszczony obok silnika.

Mechanizm roboczy serwomotoru

Składa się z trzech części:

1. Kontrolowane urządzenie
2. Czujnik wyjściowy
3. System opinii

Jest to system z zamkniętą pętlą, w którym wykorzystuje system dodatniego sprzężenia zwrotnego do sterowania ruchem i ostatecznym położeniem wału. Tutaj urządzenie jest sterowane przez sygnał sprzężenia zwrotnego generowany przez porównanie sygnału wyjściowego i referencyjnego sygnału wejściowego.

Tutaj referencyjny sygnał wejściowy jest porównywany z referencyjnym sygnałem wyjściowym, a trzeci sygnał jest wytwarzany przez system sprzężenia zwrotnego. I ten trzeci sygnał działa jako sygnał wejściowy do sterowania urządzeniem. Sygnał ten jest obecny tak długo, jak długo generowany jest sygnał sprzężenia zwrotnego lub występuje różnica między referencyjnym sygnałem wejściowym a referencyjnym sygnałem wyjściowym. Zatem głównym zadaniem serwomechanizmu jest utrzymanie mocy wyjściowej systemu na pożądanej wartości w obecności szumów.

Zasada działania serwomotoru

Serwo składa się z silnika (DC lub AC), potencjometru, zespołu przekładni i obwodu sterującego. Przede wszystkim używamy zespołu przekładni, aby zmniejszyć obroty i zwiększyć moment obrotowy silnika. Powiedzmy, że w początkowym położeniu wału serwomotoru położenie pokrętła potencjometru jest takie, że nie ma sygnału elektrycznego generowanego na porcie wyjściowym potencjometru. Teraz sygnał elektryczny jest podawany do innego zacisku wejściowego wzmacniacza detektora błędów. Teraz różnica między tymi dwoma sygnałami, jeden pochodzi z potencjometru, a drugi z innych źródeł, będzie przetwarzana w mechanizmie sprzężenia zwrotnego i na wyjściu będzie podawany sygnał błędu. Ten sygnał błędu działa jako wejście dla silnika i silnik zaczyna się obracać.Teraz wał silnika jest połączony z potencjometrem i gdy silnik obraca się, potencjometr generuje sygnał. Zatem wraz ze zmianą położenia kątowego potencjometru zmienia się jego wyjściowy sygnał zwrotny. Po pewnym czasie potencjometr osiągnie pozycję, w której wyjście potencjometru jest takie samo, jak dostarczony sygnał zewnętrzny. W tym stanie nie będzie sygnału wyjściowego ze wzmacniacza na wejście silnika, ponieważ nie ma różnicy między sygnałem zewnętrznym doprowadzonym a sygnałem generowanym na potencjometrze iw takiej sytuacji silnik przestaje się obracać.nie będzie sygnału wyjściowego ze wzmacniacza na wejście silnika, ponieważ nie ma różnicy między sygnałem zewnętrznym doprowadzonym a sygnałem generowanym na potencjometrze iw takiej sytuacji silnik przestaje się obracać.nie będzie sygnału wyjściowego ze wzmacniacza na wejście silnika, ponieważ nie ma różnicy między sygnałem zewnętrznym doprowadzonym a sygnałem generowanym na potencjometrze iw takiej sytuacji silnik przestaje się obracać.

Łączenie serwomotorów z mikrokontrolerami:

Połączenie silników serwo hobby, takich jak silnik serwo s90 z MCU, jest bardzo łatwe. Z serwomechanizmów wychodzą trzy przewody. Z czego dwa zostaną wykorzystane do zasilania (dodatni i ujemny), a jeden zostanie użyty do sygnału, który ma być wysłany z MCU. MG995 Metal Gear Servo silnik , który jest najczęściej stosowany do samochodów RC humanoidalne roboty itd. Obraz MG995 jest pokazany poniżej:

Kolorystyka twojego serwomotoru może się różnić, dlatego sprawdź odpowiednią kartę katalogową.

Wszystkie serwomotory współpracują bezpośrednio z szynami zasilającymi + 5 V, ale musimy uważać na ilość prądu, jaką silnik zużywałby, jeśli planujesz użyć więcej niż dwóch serwomotorów, należy zaprojektować odpowiednią osłonę serwomechanizmu.

Sterowanie serwomotorem:

Wszystkie silniki mają trzy przewody wychodzące z nich. Z czego dwa zostaną wykorzystane do zasilania (dodatni i ujemny), a jeden zostanie użyty do sygnału, który ma być wysłany z MCU.

Silnik serwo jest sterowany przez PWM (impuls z modulacją), który jest zapewniany przez przewody sterujące. Jest minimalny puls, maksymalny puls i częstotliwość powtarzania. Silnik serwo może obracać się o 90 stopni z dowolnego kierunku z położenia neutralnego. Serwomotor spodziewa się zobaczyć impuls co 20 milisekund (ms), a długość impulsu określa, jak daleko obraca się silnik. Na przykład impuls 1,5 ms spowoduje, że silnik obróci się do pozycji 90 °, na przykład jeśli impuls jest krótszy niż 1,5 ms, wał przesuwa się do 0 °, a jeśli jest dłuższy niż 1,5 ms, obróci serwomechanizm do 180 °.

Silnik serwo działa na zasadzie PWM (modulacja szerokości impulsu), co oznacza, że ​​jego kąt obrotu jest kontrolowany przez czas trwania impulsu przyłożonego do PINu sterującego. Zasadniczo silnik serwo składa się z silnika prądu stałego, który jest kontrolowany przez rezystor zmienny (potencjometr) i niektóre koła zębate. Siła przy dużej prędkości silnika prądu stałego jest zamieniana na moment obrotowy przez przekładnie. Wiemy, że PRACA = SIŁA X ODLEGŁOŚĆ, w silniku prądu stałego Siła jest mniejsza, a odległość (prędkość) jest duża, aw Serwo siła jest duża, a odległość mniejsza. Potencjometr jest podłączony do wału wyjściowego serwomechanizmu, aby obliczyć kąt i zatrzymać silnik prądu stałego pod wymaganym kątem.

Serwomotor można obracać w zakresie od 0 do 180 stopni, ale w zależności od produkcji może sięgać nawet 210 stopni. Ten stopień obrotu można kontrolować, przykładając impuls elektryczny o odpowiedniej szerokości do sworznia sterującego. Serwo sprawdza puls co 20 milisekund. Impuls o szerokości 1 ms (1 milisekunda) może obrócić serwo do 0 stopni, 1,5 ms może obrócić do 90 stopni (położenie neutralne), a impuls 2 ms może obrócić go o 180 stopni.

Wszystkie serwomotory współpracują bezpośrednio z szynami zasilającymi + 5 V, ale musimy uważać na ilość prądu, jaką silnik zużywałby, jeśli planujesz użyć więcej niż dwóch serwomotorów, należy zaprojektować odpowiednią osłonę serwomechanizmu.

Aby dowiedzieć się więcej o zasadzie działania serwomotoru i praktycznych zastosowaniach, sprawdź poniższe aplikacje, w których sterowanie serwomotorem jest wyjaśnione na przykładach:

• Obwód testera silnika serwo
• Interfejs silnika serwo z mikrokontrolerem 8051
• Sterowanie silnikiem serwo za pomocą Arduino
• Sterowanie serwomechanizmem za pomocą Arduino Due
• Sterowanie serwomechanizmem z czujnikiem Flex
• Samouczek dotyczący silnika serwo Raspberry Pi