Come è organizzato e funziona il servo

I servi a bassa potenza pilotati da un arduino (micro servomotore) sono ampiamente utilizzati oggi nella robotica amatoriale, sulla base della loro base rendono piccole macchine desktop e molte altre cose interessanti e utili in casa. Anche solo a livello di hobby, tali servi trovano moltissimi usi diversi. Vediamo cos'è un servo nella sua forma più semplice, come è fondamentalmente progettato e come funziona.

La stessa parola "servoazionamento" può essere tradotta come "servoazionamento". Cioè, è un tale dispositivo di guida che contiene un motore controllato da feedback negativo, che consente movimenti precisi con posizionamento verificato del corpo di lavoro.

In linea di principio, un servoazionamento può essere chiamato un motore elettrico, nel sistema di controllo di cui è presente un sensore di posizione del dispositivo di lavoro (o solo un albero), i parametri di corrente da cui determinare come, dove e quanto il rotore del motore dovrebbe o non dovrebbe girare per ottenere il risultato desiderato. Tipicamente, in un tale sistema, esiste un'unità di controllo del convertitore che analizza i parametri dal sensore e, in accordo con essi, controlla la potenza del motore.

Pertanto, sebbene il servoazionamento funzioni automaticamente, il processo di posizionamento del corpo di lavoro è molto preciso a causa della corretta elaborazione del segnale dal sensore da parte della scheda di controllo. Ad esempio, l'obiettivo del controllo potrebbe essere semplicemente quello di mantenere un valore specifico per un particolare parametro di detto sensore. Quindi diventa chiaro il motivo per cui l'unità si chiama tracking: monitora lo stato del sensore.

Un motore con un cambio installato può avere solo tre o quattro fili provenienti da esso. Due fili forniscono energia al motore, dal terzo - il segnale dal sensore viene rimosso, il quarto può essere progettato per alimentare il sensore.

Di solito i cavi di alimentazione sono rossi e neri o rossi e marroni: questi sono i cavi di alimentazione più e meno (terra). Bianco o giallo: un filo di segnale dal sensore, attraverso questo filo un segnale di feedback sullo stato corrente del sistema arriva alla scheda di controllo.

Un semplice servo con ingranaggio (servo) e potenziometro è un ottimo esempio per capire come funziona il feedback nel sistema di controllo servo.

Il potenziometro ha tre uscite. Su quelle conclusioni che ai lati - viene fornita energia e la media in effetti - alla produzione con divisore di tensione resistivo. Se si modifica la posizione dell'impugnatura del potenziometro, l'entità della tensione tra l'alimentazione meno e la sua uscita media cambierà in proporzione alla variazione di resistenza tra la meno e l'uscita media.

Supponiamo, nella posizione più a sinistra, la tensione all'uscita centrale del potenziometro sarà minima, e nella posizione più a destra, sarà massima. Si scopre che la tensione sul terminale centrale del potenziometro è determinata dalla posizione della sua maniglia, cioè da quale angolo viene ruotato dalla posizione iniziale, in cui la tensione al terminale centrale è minima. In genere vengono utilizzati potenziometri con una resistenza nominale di 5-10 kΩ.

E come funziona il servo qui? L'impugnatura del potenziometro in questo servoazionamento è collegata all'albero del motore tramite un cambio. Ciò significa che quando il motore è in funzione e il suo rotore ruota, la maniglia del potenziometro ruota e quindi la resistenza alla sua potenza media cambia.

Nella posizione estrema sinistra, ad esempio, sul terminale centrale ci saranno 0 volt, nella posizione centrale - 2,5 volt e nell'estrema destra - 5 volt. Per semplificare, supponiamo che la manopola del potenziometro sia in grado di ruotare attorno al suo asse di 180 gradi, il che significa che 2,5 volt sull'uscita media corrisponderanno a una rotazione della manopola di 90 gradi.

Se la scheda di controllo riceve informazioni sul fatto che l'uscita media è di 5 volt ed è necessario creare una rotazione fino a 90 gradi, allora una certa potenza di polarità verrà automaticamente applicata al motore fino a quando non gira l'uscita del cambio (e, al suo posto, la manopola del potenziometro) da destra a sinistra, il potenziometro non porterà nella posizione desiderata. Non appena 2,5 volt diventano sull'uscita centrale del potenziometro, il motore smetterà di ricevere energia dalla scheda di controllo.

In modo simile, si realizzerà una svolta nella direzione opposta: se l'uscita media è di 0 volt, la polarità dell'alimentazione del motore sarà tale che la manopola del potenziometro girerà attraverso il cambio da sinistra a destra, fino a quando la tensione raggiunge 2,5 volt, corrispondente a una rotazione della manopola di 90 gradi. Questo è un esempio piuttosto grezzo, ma è abbastanza chiaro.

Il cambio è necessario qui per convertire le alte rivoluzioni dell'albero motore a bassa potenza in basse rivoluzioni con grande sforzo, che consentirà, in primo luogo, di ruotare il potenziometro e, in secondo luogo, di farlo lentamente e con precisione. Il cambio è composto da ingranaggi, sull'albero motore ce n'è uno piccolo che ruota di uno grande, al centro del quale uno piccolo, ecc.

I servi sono caratterizzati da diversi parametri principali. Il primo parametro principale è la forza sull'albero (coppia divisa per l'accelerazione di gravità), che viene misurata in piccoli modelli in kg / cm e determinata alla tensione di alimentazione nominale del motore. Ad esempio, una coppia di 10 kg / cm significa che quando la distanza dall'asse dell'albero di uscita è di 1 cm, è possibile mantenere un carico di 10 kg.

Il secondo parametro importante è la velocità di virata, indicata in sec / 60 gradi. Questo parametro mostra quanto tempo impiega il servoazionamento a ruotare l'albero di uscita di 60 gradi. Ad esempio, 0,2 sec / 60 gradi. Inoltre, seguono parametri quali la tensione di alimentazione, l'angolo di rotazione (180 o 360 gradi) e il tipo di cambio (materiale per ingranaggi).

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