Mi az a szervomotor?

Mi az a szervomotor?

A szervomotor olyan típusú motor, amely nagy pontossággal képes forogni. Normális esetben ez a típusú motor egy vezérlő áramkörből áll, amely visszajelzést ad a motor tengelyének aktuális helyzetéről, ez a visszacsatolás lehetővé teszi a szervomotorok nagy pontosságú forgását. Ha egy tárgyat bizonyos szöget vagy távolságot akar elforgatni, akkor szervomotort használjon. Csak egy egyszerű motor alkotja, amely egy szervomechanizmuson keresztül fut. Ha a motort egyenáramú tápegység táplálja, akkor azt DC szervomotornak, ha pedig váltakozó áramú motornak nevezik, akkor AC szervomotornak. Ebben az oktatóanyagban csak az egyenáramú szervomotor működéséről fogunk beszélni. Ezen fő osztályozásokon kívül számos más típusú szervomotor létezik a hajtómű elrendezésének és működési jellemzőinek típusa alapján. A szervomotorhoz általában olyan sebességváltó tartozik, amely lehetővé teszi, hogy nagyon nagy nyomatékú szervomotort kapjunk kis és könnyű csomagokban. Ezeknek a funkcióknak köszönhetően számos alkalmazásban használják őket, például játékautókban, RC helikopterekben és repülőgépekben, robotikában stb.

A szervomotorok súlya kg / cm (kilogramm / centiméter), a legtöbb hobbi szervomotor 3 kg / cm vagy 6 kg / cm vagy 12 kg / cm. Ez a kg / cm megmondja, hogy a szervomotor mekkora súlyt tud felemelni egy adott távolságon. Például: A 6 kg / cm-es szervomotornak képesnek kell lennie arra, hogy 6 kg-ot megemelhessen, ha a teher 1 cm-re van felfüggesztve a motor tengelyétől, annál nagyobb a távolság, annál kisebb a teherbírás. A szervomotor helyzetét elektromos impulzus határozza meg, és áramköreit a motor mellé helyezzük.

Szervomotor működési mechanizmusa

Három részből áll:

1. Vezérelt eszköz
2. Kimeneti érzékelő
3. Visszajelzési rendszer

Ez egy zárt hurkú rendszer, ahol pozitív visszacsatolási rendszert használ a mozgás és a tengely végső helyzetének szabályozására. Itt az eszközt egy visszacsatoló jel vezérli, amelyet a kimeneti és a referencia bemeneti jel összehasonlításával generálnak.

Itt összehasonlítjuk a referencia bemeneti jelet a referencia kimeneti jelrel, és a harmadik jelet a visszacsatolási rendszer állítja elő. Ez a harmadik jel pedig bemeneti jelként működik az eszköz vezérléséhez. Ez a jel addig van jelen, amíg a visszacsatoló jel generálódik, vagy különbség van a referencia bemeneti jel és a referencia kimeneti jel között. Tehát a szervomechanizmus fő feladata egy rendszer teljesítményének fenntartása a kívánt értéken zajok jelenlétében.

Szervomotor működési elve

A szervo egy motorból (DC vagy AC), egy potenciométerből, hajtóműszerelvényből és egy vezérlő áramkörből áll. Mindenekelőtt a sebességfokozatot használjuk az RPM csökkentésére és a motor nyomatékának növelésére. Mondjuk a szervomotor tengelyének kezdeti helyzeténél, a potenciométer gombjának helyzete olyan, hogy a potenciométer kimeneti portján nem keletkezik elektromos jel. Most elektromos jelet kap a hibaérzékelő erősítő másik bemeneti kapcsa. Most e két jel közötti különbség, az egyik a potenciométerből származik, a másik pedig más forrásból származik, visszacsatolási mechanizmusban kerül feldolgozásra, és a kimenet hibajel szempontjából fog rendelkezésre állni. Ez a hibajel akkor működik, amikor a motor bemenete van, és a motor forogni kezd.Most a motor tengelye csatlakozik a potenciométerhez, és ahogy a motor forog, úgy a potenciométer és jelet generál. Tehát amint a potenciométer szöghelyzete megváltozik, változik a kimeneti visszacsatolási jele. Miután valamikor a potenciométer helyzete eléri azt a helyzetet, hogy a potenciométer kimenete megegyezik a szolgáltatott külső jellel. Ebben a helyzetben nem lesz kimeneti jel az erősítőtől a motor bemenetéig, mivel nincs különbség a külső alkalmazott jel és a potenciométeren generált jel között, és ebben a helyzetben a motor leáll.nem lesz kimeneti jel az erősítőtől a motor bemenetéig, mivel nincs különbség a külső alkalmazott jel és a potenciométeren generált jel között, és ebben a helyzetben a motor leáll forogni.nem lesz kimeneti jel az erősítőtől a motor bemenetéig, mivel nincs különbség a külső alkalmazott jel és a potenciométeren generált jel között, és ebben a helyzetben a motor leáll.

A szervomotorok összekapcsolása a mikrovezérlőkkel:

A hobbi szervomotorok, például az s90 szervomotor és az MCU összekapcsolása nagyon egyszerű. A szervóknál három vezeték jön ki belőlük. Ebből kettőt az ellátáshoz használnak (pozitív és negatív), egyet pedig az MCU-tól küldendő jelhez. Egy MG995 Metal Gear Servo Motor , amely a leggyakrabban használt RC autó humanoid robotok stb képet MG995 alábbiakban mutatjuk be:

A szervomotor színkódolása eltérhet, ezért ellenőrizze a megfelelő adatlapot.

Valamennyi szervomotor közvetlenül az + 5 V-os tápvezetékeivel működik, de vigyáznunk kell arra, hogy mekkora áramot fogyaszt a motor, ha kettőnél több szervomotort tervez használni, megfelelő szervopajzsot kell kialakítani.

Szervomotor vezérlése:

Minden motorból három vezeték jön ki. Ebből kettő lesz az ellátás (pozitív és negatív), egy pedig az MCU-tól küldendő jelre.

A szervomotort PWM (impulzus modulációval) vezérli, amelyet a vezérlő vezetékek biztosítanak. Van egy minimális impulzus, egy maximális impulzus és egy ismétlési sebesség. A szervomotor mindkét irányból 90 fokkal elfordulhat semleges helyzetéből. A szervomotor azt várja, hogy 20 milliszekundumonként (ms) lásson impulzust, és az impulzus hossza határozza meg, hogy a motor milyen messzire fordul. Például egy 1,5 ms-os impulzus hatására a motor 90 ° -os helyzetbe fordul, például ha az impulzus rövidebb, mint 1,5 ms, a tengely 0 ° -ra mozog, és ha 1,5 ms-nál hosszabb, akkor a szervo-t 180 ° -ra fordítja.

A szervomotor PWM (impulzusszélesség-moduláció) elven működik, vagyis forgásszögét a vezérlő PIN-kódra adott impulzus időtartama szabályozza. Alapvetően a szervomotort egyenáramú motor alkotja, amelyet változtatható ellenállás (potenciométer) és néhány fogaskerék vezérel. Az egyenáramú motor nagy sebességű erőjét a Gears nyomatékká alakítja. Tudjuk, hogy MUNKA = ERŐ X TÁVOLSÁG, egyenáramú motorban az erő kisebb, a távolság (sebesség) nagy, a szervóban pedig az erő nagy, és a távolság kisebb. A potenciométer a szervo kimeneti tengelyéhez van csatlakoztatva, hogy kiszámítsa a szöget és leállítsa az egyenáramú motort a kívánt szögben.

A szervomotor 0 és 180 fok között forgatható, de a gyártástól függően 210 fokig is felmehet. Ez a forgási fok szabályozható a megfelelő szélességű elektromos impulzus alkalmazásával a vezérlőcsapjára. A szervo 20 milliszekundumban ellenőrzi az impulzust. Az 1 ms (1 milliszekundum) szélességű impulzus a szervót 0 fokra, 1,5 ms 90 fokra (semleges helyzet) és 2 ms impulzus 180 fokra forgathatja.

Minden szervomotor közvetlenül az + 5V-os tápvezetékeivel működik, de vigyáznunk kell arra, hogy mekkora áramot használ fel a motor, ha kettőnél több szervomotort tervez használni, megfelelő szervopajzsot kell kialakítani.

Ha többet szeretne megtudni a szervomotor működési elvéről és a gyakorlati felhasználásról, ellenőrizze az alábbi alkalmazásokat, ahol a szervomotor vezérlését a példákkal magyarázzák:

• Szervomotor teszter áramkör
• Szervomotor kapcsolódik a 8051 mikrovezérlőhöz
• Szervomotor vezérlés Arduino segítségével
• Szervo vezérlés az Arduino Due segítségével
• Szervo vezérlés Flex érzékelővel
• Raspberry Pi szervo motor bemutató