Какво е серво мотор?

А серво мотор е вид мотор, който може да се върти с голяма прецизност. Обикновено този тип двигател се състои от управляваща верига, която осигурява обратна връзка за текущото положение на вала на двигателя, която позволява на сервомоторите да се въртят с голяма точност. Ако искате да завъртите обект под някакви специфични ъгли или разстояние, тогава използвате серво мотор. Той е направен просто от мотор, който минава през серво механизъм. Ако двигателят се захранва от постоянен ток, той се нарича серво мотор с постоянен ток, а ако е двигател с променлив ток, тогава се нарича серво мотор с променлив ток. В този урок ще обсъждаме само работата на сервомотора с постоянен ток. Освен тези основни класификации, има много други видове серво мотори, базирани на вида на разположението на зъбните колела и експлоатационните характеристики. Серво мотор обикновено се предлага с предавка, която ни позволява да получим серво мотор с много голям въртящ момент в малки и леки пакети. Благодарение на тези характеристики, те се използват в много приложения като автомобил за играчки, RC хеликоптери и самолети, роботика и др.

Серво моторите се оценяват в kg / cm (килограм на сантиметър). Повечето хоби серво мотори се оценяват на 3 kg / cm или 6 kg / cm или 12 kg / cm. Този kg / cm ви казва колко тегло може да повдигне вашият серво мотор на определено разстояние. Например: Серво мотор с 6 кг / см трябва да може да повдига 6 кг, ако товарът е окачен на 1 см от шахтата на мотора, колкото по-голямо е разстоянието, толкова по-малка е товароносимостта. Позицията на серво мотора се определя от електрически импулс и неговата схема се поставя до двигателя.

Механизъм за работа на серво мотор

Състои се от три части:

Контролирано устройство
Изходен сензор
Система за обратна връзка

Това е система със затворен цикъл, където използва система за положителна обратна връзка за контрол на движението и крайното положение на вала. Тук устройството се управлява от сигнал за обратна връзка, генериран чрез сравняване на изходния сигнал и референтния входен сигнал.

Тук референтният входен сигнал се сравнява с референтния изходен сигнал и третият сигнал се произвежда от системата за обратна връзка. И този трети сигнал действа като входен сигнал за управление на устройството. Този сигнал присъства, докато се генерира сигнал за обратна връзка или има разлика между референтния входен сигнал и референтния изходен сигнал. Така че основната задача на сервомеханизма е да поддържа изхода на системата на желаната стойност при наличие на шумове.

Принцип на работа на серво мотора

Сервомеханизмът се състои от двигател (DC или AC), потенциометър, зъбни колела и управляваща верига. На първо място, ние използваме зъбни колела, за да намалим оборотите и да увеличим въртящия момент на двигателя. Да кажем, в първоначалното положение на вала на серво мотора, положението на копчето на потенциометъра е такова, че няма изведен електрически сигнал на изходния порт на потенциометъра. Сега електрически сигнал се подава към друг входен терминал на усилвателя на детектора на грешки. Сега разликата между тези два сигнала, един идва от потенциометъра, а друг идва от други източници, ще бъде обработена в механизъм за обратна връзка и изходът ще бъде предоставен по отношение на сигнала за грешка. Този сигнал за грешка действа като вход за двигателя и двигателят започва да се върти.Сега валът на двигателя е свързан с потенциометъра и докато двигателят се върти, потенциометърът ще генерира сигнал. Тъй като ъгловото положение на потенциометъра се променя, изходният му сигнал за обратна връзка се променя. След известно време положението на потенциометъра достига до положение, че изходът на потенциометъра е същият като подадения външен сигнал. При това условие няма да има изходен сигнал от усилвателя към входа на двигателя, тъй като няма разлика между външния приложен сигнал и сигнала, генериран на потенциометъра, и в тази ситуация двигателят спира да се върти.няма да има изходен сигнал от усилвателя към входа на двигателя, тъй като няма разлика между външния приложен сигнал и сигнала, генериран на потенциометъра, и в тази ситуация двигателят спира да се върти.няма да има изходен сигнал от усилвателя към входа на двигателя, тъй като няма разлика между външния приложен сигнал и сигнала, генериран на потенциометъра, и в тази ситуация двигателят спира да се върти.

Взаимодействие на сервомотори с микроконтролери:

Свързване на хоби Серво мотори като серво мотор s90 с MCU е много лесно. Сервомашините имат три жици, излизащи от тях. От които две ще се използват за доставка (положителна и отрицателна) и една ще се използва за сигнала, който трябва да бъде изпратен от MCU. Един MG995 Metal Gear Servo Motor , който се използва най-често за RC коли хуманоидни роботи и т.н. Картината на MG995 е показан по-долу:

Цветовото кодиране на вашия серво мотор може да се различава, следователно проверете за съответния лист с данни.

Всички серво мотори работят директно с вашите захранващи релси + 5V, но трябва да внимаваме с количеството ток, което двигателят би консумирал, ако планирате да използвате повече от два серво мотора, трябва да бъде проектиран подходящ серво щит.

Управление на серво мотора:

Всички двигатели имат три проводника, излизащи от тях. От които две ще се използват за доставка (положителна и отрицателна) и една ще се използва за сигнала, който трябва да бъде изпратен от MCU.

Серво двигателят се управлява от ШИМ (импулс с модулация), който се осигурява от управляващите проводници. Има минимален пулс, максимален пулс и честота на повторение. Серво моторът може да се завърти на 90 градуса от всяка посока от неутралното си положение. Серво моторът очаква да вижда импулс на всеки 20 милисекунди (ms) и дължината на импулса ще определи до каква степен ще се обърне мотора. Например, импулс от 1,5 ms ще накара двигателя да се завърти в положение 90 °, като например, ако импулсът е по-кратък от 1,5 ms, валът се премества на 0 ° и ако е по-дълъг от 1,5 ms, ще завърти серво на 180 °.

Сервомоторът работи на принципа PWM (модулация с широчина на импулса), което означава, че ъгълът му на въртене се контролира от продължителността на прилагания импулс към неговия контролен ПИН. По принцип серво моторът се състои от мотор с постоянен ток, който се управлява от променлив резистор (потенциометър) и някои предавки. Високоскоростната сила на DC мотора се превръща в въртящ момент от Gears. Знаем, че РАБОТА = СИЛА X РАЗСТОЯНИЕ, в DC двигател Силата е по-малка и разстоянието (скоростта) е висока, а в Servo, силата е висока и разстоянието е по-малко Потенциометърът е свързан към изходния вал на серво, за да се изчисли ъгълът и да се спре постояннотоковият двигател на необходимия ъгъл.

Сервомоторът може да се върти от 0 до 180 градуса, но може да достигне до 210 градуса, в зависимост от производството. Тази степен на въртене може да се контролира чрез прилагане на електрически импулс с подходяща ширина към неговия контролен щифт. Servo проверява пулса на всеки 20 милисекунди. Импулсът с широчина 1 ms (1 милисекунда) може да завърти серво на 0 градуса, 1,5 ms може да се завърти на 90 градуса (неутрално положение) и 2 ms импулс да го завърти на 180 градуса.

Всички серво мотори работят директно с вашите захранващи релси + 5V, но трябва да внимаваме за количеството ток, което двигателят би консумирал, ако планирате да използвате повече от два серво мотора, трябва да бъде проектиран подходящ серво щит.

За да научите повече за принципа на работа на сервомотора и практическото му използване, моля, проверете по-долу приложенията, където управлението на серво мотора е обяснено с примерите:

Верига на тестер за серво мотор
Връзка на серво мотор с микроконтролер 8051
Управление на серво мотора с помощта на Arduino
Серво управление с Arduino Due
Серво управление с Flex сензор
Урок за серво мотор за Raspberry Pi

Какво е серво мотор?