Kaip servo yra išdėstytos ir veikia

Arduino (mikro servo variklis) varomos silpnos srovės „servos“ šiandien plačiai naudojamos mėgėjų robotikoje, jos daro mažus stalinius kompiuterius ir daugelį kitų dalykų namų ūkyje įdomių ir naudingų. Netgi tik hobių lygyje tokios servos yra labai įvairios. Pažiūrėkime, kokia servo forma yra paprasčiausia, kaip ji iš esmės suprojektuota ir kaip ji veikia.

Pats žodis „servo pavara“ gali būti išverstas kaip „servo pavara“. Tai yra, tai yra toks važiavimo įtaisas, kuriame yra variklis, valdomas neigiamų atsiliepimų, kuris leidžia tiksliai judėti su patikrinta darbinės kūno padėties padėtimi.

Iš esmės servovarikliu galima vadinti elektrinį variklį, kurio valdymo sistemoje yra darbinio įrenginio padėties jutiklis (arba tik velenas), dabartiniai parametrai, nuo kurių priklauso, kaip, kur ir kiek turėtų suktis variklio rotorius, kad gautų norimą rezultatą. Paprastai tokioje sistemoje yra pavaros valdymo blokas, kuris analizuoja parametrus iš jutiklio ir pagal juos kontroliuoja variklio galią.

Taigi, nors servo pavara veikia automatiškai, darbinio kūno padėties nustatymo procesas yra labai tikslus, nes valdymo plokštė teisingai apdoroja signalą iš jutiklio. Pvz., Kontrolės tikslas gali būti tiesiog išlaikyti tam tikrą minėto jutiklio tam tikro parametro vertę. Taigi tampa aišku, kodėl pavara vadinama sekimu - ji stebi jutiklio būseną.

Variklyje su įmontuota greičių dėže iš jo gali būti tik trys ar keturi laidai. Du laidai varikliui tiekia energiją, iš trečiojo - pašalinamas jutiklio signalas, ketvirtasis gali būti skirtas jutikliui maitinti.

Paprastai maitinimo laidai yra raudoni ir juodi arba raudoni ir rudi - tai yra pliuso ir minuso (žemės) maitinimo laidai. Balta arba geltona - signalinis laidas iš jutiklio, per kurį šis valdymo pultas ateina grįžtamojo ryšio signalu apie dabartinę sistemos būklę.

Paprastas servovariklis su greičių dėže (servo) ir potenciometru yra puikus pavyzdys norint suprasti, kaip atsiliepimai veikia servo valdymo sistemoje.

Potenciometras turi tris išėjimus. Remiantis tomis išvadomis, kad iš šonų tiekiama energija, o iš tikrųjų - vidutinė su varžos įtampos dalikliu. Jei pakeisite potenciometro rankenos padėtį, tada įtampos dydis tarp maitinimo minuso ir jo vidutinio išėjimo kinta proporcingai atsparumo pokyčiui tarp minuso ir vidutinio išėjimo.

Tarkime, kad kairėje esančioje padėtyje įtampa ties potenciometro vidurine išvestimi bus mažiausia, o į dešinę - didžiausia. Pasirodo, kad įtampą potenciometro viduriniame gnybte lemia jo rankenos padėtis, tai yra kokiu kampu ji yra pasukta iš pradinės padėties, kurioje įtampa viduriniame gnybte yra minimali. Paprastai naudojami potenciometrai, kurių vardinė varža 5-10 kΩ.

O kaip čia veikia servo? Šios servopavaros potenciometro rankena per variklio dėžę yra sujungta su variklio velenu. Tai reiškia, kad kai variklis veikia ir jo rotorius sukasi, potenciometro rankena sukasi, todėl keičiasi jo varža esant vidutinei išėjimo galiai.

Galutiniame kairiajame poskyryje, pavyzdžiui, viduriniame terminale bus 0 voltų, vidurinėje padėtyje - 2,5 volto, o kraštutinėje dešinėje - 5 voltai. Paprasčiau tariant, manome, kad potenciometro rankenėlė gali pasisukti aplink savo ašį 180 laipsnių, tai reiškia, kad vidutinė išėjimo galia 2,5 volto atitiks rankenėlės pasisukimą 90 laipsnių.

Jei valdymo pultas gauna informaciją, kad vidutinis išėjimas yra 5 voltai, ir reikia sukurti posūkį iki 90 laipsnių, variklis automatiškai bus naudojamas tam tikru poliškumo galingumu, kol jis sukasi greičių dėžės išėjimas (ir, vietoje jo, potenciometro rankenėlė). iš dešinės į kairę, potenciometras nenuneš į norimą padėtį. Kai tik potenciometras išlenda į vidurį 2,5 volto, variklis nebegauna energijos iš valdymo plokštės.

Panašiu būdu bus realizuotas posūkis priešinga kryptimi: jei vidutinis išėjimas yra 0 voltų, tada variklio tiekimo poliškumas bus toks, kad potenciometro rankenėlė pasisuktų per reduktorių iš kairės į dešinę, kol įtampa pasieks 2,5 volto, atitinkančio rankenėlės posūkį 90 laipsnių. Tai gana grubus pavyzdys, tačiau jis yra visiškai aiškus.

Pavarų dėžė čia reikalinga tam, kad didelėmis pastangomis mažos galios variklio veleno didelius apsisukimus būtų galima paversti mažais, kurie, pirma, leis pasukti potenciometrą, antra, tai padaryti lėtai ir tiksliai. Pavarų dėžę sudaro krumpliaračiai, ant variklio veleno yra maža, sukanti didelę, kurios centre maža ir t.t.

„Servos“ būdingi keli pagrindiniai parametrai. Pirmasis pagrindinis parametras yra jėga velenui (sukimo momentas, padalytas iš gravitacijos pagreičio), kuris matuojamas mažais modeliais kg / cm ir nustatomas esant variklio vardinei įtampai. Pavyzdžiui, 10 kg / cm sukimo momentas reiškia, kad 1 cm atstumu nuo išėjimo veleno ašies galima laikyti 10 kg apkrovą.

Antras svarbus parametras yra posūkio greitis, kuris nurodomas sekundėmis / 60 laipsnių. Šis parametras parodo, kiek laiko reikia, kad servo pavara pasuktų išėjimo veleną 60 laipsnių. Pavyzdžiui, 0,2 sek. / 60 laipsnių. Toliau seka tokie parametrai kaip maitinimo įtampa, sukimosi kampas (180 arba 360 laipsnių) ir pavarų dėžės tipas (pavarų medžiaga).

Funkcijos, jungiančios įrenginius prie Arduino

Variklio ir servo valdymas naudojant „Arduino“

10 įdomių projektų „Arduino“