Wiele osób zadaje pytanie: serwo - co to jest? Klasyczna konstrukcja serwo zawiera silnik, czujnik położenia i trzypętlowy system sterowania (regulacja położenia, prędkości i prądu).

Słowo „serwo” ma łacińskie pochodzenie „servus”, dosłownie tłumaczone jako „niewolnik”, „asystent”, „sługa”.

W przemyśle maszynowym urządzenia pełniły rolę elementów pomocniczych (napęd posuwu w obrabiarce, robocie itp.). Jednak dzisiaj sytuacja się zmieniła, a głównym celem serwomechanizmu jest implementacja w zakresie mechanizmów serwo.

Instalacja serwa jest uzasadniona w przypadku, gdy konwencjonalne nie regulują w wystarczającym stopniu dokładności pracy.

W sprzęcie o wysokim poziomie wydajności konieczne jest stosowanie wysokiej jakości przyrządów.

W tym artykule omówimy serwo, czym jest i jak działa.

Obszary zastosowania urządzenia

W nowoczesny świat Kiedy automatyzacja zajęła silną pozycję we wszystkich obszarach inżynierii mechanicznej, konstrukcja wszystkich mechanizmów została wyraźnie ujednolicona. W tym przypadku stosowane są nowoczesne napędy indywidualne.

Aby zrozumieć, czym jest serwo, musisz znać zakres urządzenia.

Urządzenia zawierają precyzyjne konstrukcje do utrzymania prędkości w obrabiarkach z dużą dokładnością. Montowane są na sprzęcie wiertniczym, w różne systemy mechanizmy transportowe i pomocnicze.

Urządzenia są najczęściej stosowane w następujących obszarach:

• produkcja papieru i opakowań;
• produkcja blach;
• obsługa materiałów;
• produkcja sprzętu transportowego;
• produkcja materiałów budowlanych.

Serwo do bagażnika samochodu

Istnieje wiele modeli serwomechanizmów bagażnika samochodowego od różni producenci. Rozważ funkcjonalność takiego urządzenia, jak serwomechanizm bagażnika z producent krajowy„Autozebra”. Urządzenie przeznaczone jest do rosyjskich samochodów, ale nie tylko. Na przykład może być używany w samochodzie Renault Logan.

Według opinii użytkowników ten projekt jest wygodny. Umożliwia otwieranie i zamykanie bagażnika bez wychodzenia z auta.

Sterowanie urządzeniem odbywa się za pomocą przycisku zamontowanego w przedziale pasażerskim lub w

Powód powszechnego stosowania urządzenia

Powodem częstego stosowania serwonapędów było:

• możliwość uzyskania kontroli, charakteryzująca się dużą dokładnością i stabilną pracą;
• szeroki zakres kontroli prędkości;
• wysoki poziom odporność na zakłócenia;
• mały rozmiar i waga urządzenia.

Zasada działania serwa

Jak działa urządzenie? Serwo, oparte na sprzężeniu zwrotnym z jednego lub więcej sygnałów systemowych, reguluje obiekt. Wskaźnik wyjścia urządzenia wchodzi na wejście, gdzie jest porównywany z akcją nastawczą.

Funkcje ruchu

Serwonapęd ma dwie główne cechy:

• zdolność do zwiększania mocy;
• udzielanie informacji zwrotnej.

Wzmocnienie jest wymagane, aby energia wymagana na wyjściu była bardzo wysoka (pochodzi ze źródła zewnętrznego), a na wejściu jej wskaźnik jest znikomy.

Sprzężenie zwrotne to nic innego jak zamknięty obwód, w którym sygnały nie są dopasowywane na wejściu i wyjściu. Ten proces służy do zarządzania.

Z tego wynika wniosek: obwód w kierunku do przodu służy jako nadajnik energii, a w kierunku odwrotnym służy jako nadajnik informacji potrzebnej do dokładności sterowania.

Zasilanie i pinout złącz urządzenia

Serwo, które ma zastosowanie w konfiguracjach RC, zwykle ma trzy przewody:

1. Sygnalizacja. Przez nią przesyłany jest impuls sterujący. Z reguły drut ma kolor biały, żółty lub czerwony.
2. Karmienie. Jego wskaźnik mocy wynosi od 4,8 do 6 V. Często jest to czerwony przewód.
3. Grunt. Przewód jest czarny lub brązowy.

Wymiary siłownika

Kruszywa dzielą się na trzy kategorie:

• mikronapędy;
• standardowe modyfikacje;
• duże urządzenia.

Istnieją serwa o innych wymiarach, ale powyższe typy stanowią 95% wszystkich urządzeń.

Główne cechy produktu

Działanie serwomechanizmu charakteryzują dwa główne wskaźniki: prędkość obrotowa oraz siła na wale. Pierwsza wartość służy jako wskaźnik czasu mierzonego w sekundach. Siłę mierzy się w kg/cm, czyli jaki poziom siły mechanizm rozwija od środka obrotu.

Ogólnie rzecz biorąc, parametr ten zależy od głównego przeznaczenia urządzenia, a dopiero potem od liczby biegów skrzyni biegów i węzłów zastosowanych w urządzeniu.

Jak już wspomniano, obecnie produkowane są mechanizmy, które działają przy napięciu zasilania od 4,8 do 6 V. Częściej liczba ta wynosi 6 V. Jednak nie wszystkie modele są zaprojektowane dla szerokiego zakresu napięcia. Czasami silnik serwo działa tylko przy 4,8 V lub tylko przy 6 V (te ostatnie konfiguracje są niezwykle rzadkie).

Modyfikacje analogowe i cyfrowe

Kilka lat temu wszystkie obwody serwo były analogowe. Teraz są też projekty cyfrowe. Jaka jest różnica między ich pracą? Przejdźmy do oficjalnych informacji.

Według raportu Futaba, w ciągu ostatniej dekady serwonapędy stały się bardziej technicznie lepsze niż wcześniej, podobnie jak małe rozmiary, wysoka prędkość obrotowa i elementy skrętne.

Ostatnią rundą rozwoju jest pojawienie się urządzenia cyfrowego. Jednostki te mają znaczne zalety nawet w porównaniu z silnikami kolektorowymi. Chociaż są pewne wady.

Zewnętrznie analogowy i urządzenia cyfrowe nie do odróżnienia. Różnice są ustalane tylko na płytkach urządzeń. Zamiast mikroukładu na jednostce cyfrowej można zobaczyć mikroprocesor analizujący sygnał odbiornika. Steruje silnikiem.

Zupełnie błędem jest stwierdzenie, że modyfikacje analogowe i cyfrowe różnią się zasadniczo w działaniu. Mogą mieć te same silniki, mechanizmy i potencjometry.

Główną różnicą jest sposób przetwarzania przychodzącego sygnału odbiornika i sterowania silnikiem. Oba serwa otrzymują ten sam sygnał mocy z odbiornika radiowego.

W ten sposób staje się jasne, serwo, co to jest?

Zasada działania modyfikacji analogowej

W modyfikacji analogowej odebrany sygnał jest porównywany z aktualną pozycją serwomotoru, a następnie sygnał wzmacniacza jest wysyłany do silnika, powodując ruch silnika do podana pozycja Szybkość procesu wynosi 50 razy na sekundę. To jest minimalny czas odpowiedzi. Jeśli odrzucisz klamkę na nadajniku, do serwa zaczną płynąć krótkie impulsy, których odstęp będzie równy 20 m/s. Między impulsami nic nie dostaje się do silnika, a wpływy zewnętrzne mogą zmienić działanie urządzenia w dowolnym kierunku. Ten przedział czasu nazywany jest „martwą strefą”.

Jak działa projektowanie cyfrowe

Używane przez urządzenia cyfrowe specjalny procesor działający na wysokich częstotliwościach. Przetwarza sygnał z odbiornika i wysyła impulsy sterujące do silnika z szybkością 300 razy na sekundę. Ponieważ wskaźnik częstotliwości jest znacznie wyższy, reakcja jest zauważalnie szybsza i lepiej utrzymuje pozycję. Powoduje to optymalne centrowanie i wysoki poziom skręcania. Ale ta metoda wymaga dużo energii, przez co bateria zastosowana w mechanizmie analogowym rozładuje się w tej konstrukcji znacznie szybciej.

Jednak wszyscy użytkownicy, którzy choć raz zetknęli się z modelem cyfrowym, twierdzą, że jego odmienność od konstrukcji analogowej jest na tyle znacząca, że ​​już nigdy nie użyliby tego drugiego.

Wniosek

Analogi cyfrowe będą Twoim wyborem, jeśli potrzebujesz:

• wysoki poziom ;
• minimalna liczba „martwych stref”;
• precyzyjny poziom pozycjonowania;
• szybka reakcja na polecenie;
• stała siła na wale podczas obracania;
• wysoki poziom mocy.

Teraz wiesz, czym jest serwo i jak z niego korzystać.

Serwo(łac. servus - sługa, asystent; serwonapęd)— jazda ze sterowaniem przez negatywna opinia , co pozwala na precyzyjną kontrolę parametrów ruchu.

Serwo jest najczęściej spotykane w robotyce. Nie da się bez niego obejść, zwłaszcza jeśli chodzi o rozwiązanie problemu dokładnego przemieszczania towarów lub przedmiotów. To zadanie występuje, gdy wykonujesz dowolne Praca mechaniczna(malowanie, spawanie, szlifowanie, przenoszenie produktów na przenośniku itp.). Taką pracę wykonują manipulatory, które wyglądają jak mechaniczne ręce. W rzeczywistości słynna robotyka przemysłowa, która służy do automatyzacji produkcji na całym świecie, reprezentowana jest przede wszystkim przez manipulatory. I żaden taki manipulator nie może obejść się bez serw, które napędzają jego łącza. Czemu?

Chodzi o właściwości serwomechanizmu. Serwonapęd to napęd wykorzystujący ujemne sprzężenie zwrotne, co pozwala na dokładne sterowanie parametrami ruchu łącznika wykonawczego (wyjściowego) napędu (najczęściej jest to wał wyjściowy). Do wytworzenia takiego sprzężenia zwrotnego zwykle używa się czujnika położenia łącza wyjściowego serwa, ale można również użyć czujników prędkości, siły itp. Okazuje się, że serwo to napęd, który otrzymuje sygnał wskazujący na ruch do przodu lub na obrót. pewna pozycja. Jest zainstalowany w tej pozycji i „czeka” na otrzymanie polecenia zmiany pozycji. Na przykład wysyłany jest sygnał, aby ustawić wał w pozycji kątowej 90 stopni. Wał obraca się do tej pozycji i utrzymuje go do momentu zasygnalizowania nowej pozycji. Takie możliwości sterowania poważnie odróżniają serwonapęd od konwencjonalnego motoreduktora, który może obracać się w sposób ciągły tylko pod warunkiem przyłożenia do niego napięcia. W efekcie, jeśli robot jest wyposażony w takie napędy, to może poruszać się jak ludzka ręka i wykonywać całą pracę, jaką możemy wykonać.

W przemyśle istnieje wiele odmian serwonapędów, w tym artykule rozważymy obrotowe serwonapędy elektryczne. Mówiąc najprościej, dla takich serwonapędów siłownikiem wyjściowym jest obracający się wał. Dla uproszczenia rozważymy hobbystyczne urządzenie serwo SG-90 (ryc. 1), które jest aktywnie wykorzystywane do tworzenia modeli edukacyjnych robotów i innych mechanizmów pływających, latających lub chodzących. Serwonapęd hobbystyczny, w przeciwieństwie do przemysłowego, jest znacznie mniejszy, wytwarza mniej siły, jest inaczej sterowany, ale ogólna zasada działanie jest absolutnie identyczne z przemysłowym odpowiednikiem.

Obrazek 1

Serwomechanizm hobbystyczny pokazano na rysunku 2. Składa się z silnika elektrycznego, skrzyni biegów z zestawem kół zębatych, potencjometru (działa jako czujnik położenia dla sprzężenia zwrotnego), elektronicznej tablicy kontrolnej silnika i skrzynki zawierającej całą zawartość . Ten sam rysunek pokazuje przewód, przez który serwo jest zasilane i kontrolowane. Składa się z 3 żył: mocy „plus”, mocy „minus” oraz przewodu, do którego doprowadzany jest sygnał sterujący. Na różne modele Przewody serwomechanizmu firmy Hobby mogą mieć różne kolory. Ale prawie zawsze przewód zasilający „plus” ma kolor czerwony, a przewód zasilający „minus” jest czarny. W odniesieniu do przewodu sygnałowego (do nadawania sygnału sterującego) nie ma jasnych standardów kolorystycznych. W zależności od producenta serwomechanizmu przewód sygnałowy może być biały, pomarańczowy lub żółty.

Rysunek 2

Do sterowania takimi silnikami przyjęto standard sygnału sterującego. Reprezentuje stale powtarzające się impulsy lub, jak mówimy, serię impulsów (ryc. 3). Częstotliwość tych impulsów pozostaje przez cały czas stała i wynosi 50 Hz. Okazuje się, że okres czasuimpulsów (czas między czołowymi krawędziami sąsiednich impulsów) wynosi 1s / 50 = 0,02 sekundy, czyli 20 milisekund.

Rysunek 3

Co ciekawe, kątowe położenie wałka wyjściowego serwomechanizmu jest ustalane przez czas trwania przyłożonego impulsu. Dla wyjaśnienia na rysunku 4 przedstawiono przybliżony stosunek szerokości impulsu we współrzędnych czasowych do kąta obrotu serwomechanizmu. Obroty serwomechanizmu sterowane są impulsami o czasie trwania od 1 do 2 ms (milisekund).

Rysunek 4

Jak widać z wykresu, do sterowania serwomechanizmu służy jedynie sygnał modulowany szerokością impulsu - PWM. Co to jest PWM można znaleźć w odpowiednim artykule na naszej stronie internetowej.

A jak szerokość impulsu zmienia się w kąt wału na wyjściu?

Jak pokazano na rysunku 2, w obudowie serwomechanizmu znajduje się również elektroniczny moduł sterujący silnikiem. Sygnał podany na serwo trafia na tę płytkę. Ale to, co dzieje się dalej z tym sygnałem, pokazano na schemacie blokowym na rysunku 5, który przeanalizujemy etapami. Każdy etap jest przedstawiony w postaci prostokąta lub koła i ponumerowany. Wewnątrz tych prostokątów znajdują się urządzenia, na których sygnał jest konwertowany lub przetwarzany.

Rysunek 5

Tak więc wejściowy sygnał sterujący Supr z modulacją PWM trafia do specjalnego układu z elementy logiczne, za pomocą którego jest zamieniany na napięcie Ucontrol (etap nr 1). Następnie sygnał Ucontrol (napięcie sterujące) jest podawany na element porównujący napięcie. Element ten nazywany jest sumatorem, ale w rzeczywistości odejmuje napięcie Uobr (napięcie sprzężenia zwrotnego) od sygnału wejściowego Ucontrol, który pochodzi ze sprzężenia zwrotnego z zmienny rezystor(etap 2).

Powstała różnica Ucorr (napięcie korekcyjne) jest wzmacniana przez wbudowany wzmacniacz (etap nr 3) i podawana do silnika elektrycznego. Silnik obraca się (krok #4) i napędza wał wyjściowy serwomechanizmu, a wraz z nim czujnik sprzężenia zwrotnego w postaci potencjometru. Gdy kręci się pokrętłem potencjometru, napięcie się zmienia i okazuje się, że obrót wałka zamieniany jest na napięcie Uobr (etap nr 5). To napięcie Uobr jest porównywane (ponownie etap nr 2) z napięciem Ucontrol, a różnica w postaci Ucorr ponownie trafia do wzmacniacza (etap nr 3) i tak dalej. Sygnał „chodzi” wzdłuż łańcucha z informacja zwrotna dopóki stosunek Ucontrol = Uobr nie zostanie spełniony. Wtedy Ucorr stanie się równy 0 i silnik się zatrzyma. Nastąpi to, gdy wałek serwonapędu zajmie pozycję odpowiadającą wejściowemu sygnałowi sterującemu Supr.

Podsumujmy wszystko, co zostało powiedziane. Wał serwo jest mechanicznie połączony z pokrętłem potencjometru. Z tego powodu wraz z obrotem wałka serwomechanizmu potencjometr obraca się, w wyniku czego zmienia się jego rezystancja i napięcie wyjściowe Uarr. Odpowiednio napięcie wyjściowe z potencjometru Uobr zależy bezpośrednio od kąta obrotu serwa. Jednocześnie sygnałem wejściowym Scontrol do serwonapędu o czasie trwania impulsu od 0,001 do 0,002 sekundy ustawiany jest poziom napięcia Ucontrol, który określa kąt, o jaki ma się obracać wałek serwomechanizmu. Zatrzymanie silnika w momencie, gdy wał serwo znajduje się dokładnie w żądanym położeniu, uzyskuje się odejmując sygnał sprzężenia zwrotnego Uobr od sygnału Ucontrol. A wzmacniacz stopnia nr 3 jest niezbędny, aby wzmocnione napięcie zostało przyłożone do silnika elektrycznego i silnik jak najszybciej przesunął wał serwonapędu do zadanej pozycji.

Przykłady sterowania serwosilnikiem

Jak wspomniano powyżej, PWM o określonych parametrach służy do sterowania serwomotorem. Możesz wygenerować takie PWM różne sposoby. Pokażmy niektóre z nich.

1. Sterowanie silnikiem serwo przez 555 timera . Układ czasowy 555 może działać jako generator impulsów (więcej informacji na temat tego układu można znaleźć w odpowiednim artykule). Dlatego możliwe jest dobranie takich parametrów do działania tego mikroukładu, aby wydzielał potrzebne nam impulsy. Zmieniając cykl pracy tych impulsów, czyli zmieniając czas trwania impulsów z 0,001 na 0,002 sekundy, ustawimy kąt obrotu serwomechanizmu.

W celu realizacji sygnału PWM konieczne jest zastosowanie układu z regulowanym współczynnikiem wypełnienia impulsów o stałej częstotliwości 50 Hz. Parametry elementów na wykresie (rys. 6) dobierane są w taki sposób, aby zapewnić te warunki. Aby jednak sygnał sterujący spełniał wszystkie warunki, musi zostać odwrócony. Do tego potrzebny jest tranzystor w obwodzie. Aby kontrolować cykl pracy w podanych granicach, potrzebny byłby potencjometr o maksymalnej rezystancji 20 kΩ. Wykorzystamy dwa potencjometry 10 kΩ (ponieważ takie potencjometry są używane w zestawie podstawowym Evolvector Level 1, gdzie szczegółowo opisano ten obwód. Skok roboczy serwomotoru wynosi 180 stopni. W tym przypadku przy przekręceniu pokrętła o jeden potencjometrem serwo obróci się o 90 stopni, a przy dodatkowym obrocie drugiego o drugie 90 stopni.

Rysunek 6

Możesz bardziej szczegółowo zapoznać się z tym schematem, a także złożyć go, kupując podstawowy zestaw Evolvectora 1. poziomu.

2. Sterowanie silnikiem serwo przez kontroler. Z możesz również wygenerować żądany sygnał PWM za pomocą kontrolera. Na przykład możesz użyć programowalnego kontrolera na platformie Arduino. Aby maksymalnie uprościć programowanie algorytmu sterowania serwomotorem (generacja PWM), stosuje się gotowe programy zwane bibliotekami. Ich kompleks kod programowania ukryte przed użytkownikiem, oferowane jest tylko wywoływanie potrzebnych nam funkcji za pomocą krótkich poleceń podczas łączenia biblioteki z naszym głównym programem. Wszystko to sprawia, że ​​skomplikowane z algorytmicznego punktu widzenia sterowanie takimi urządzeniami jak serwomotor jest niezwykle proste i wygodne.

Schemat połączeń iSzkic (program) do sterowania silnikiem serwo za pomocą kontrolera Arduino pokazano na rysunku 7.

Rysunek 7

UWAGA: Podłączanie zasilania serwomotoru bezpośrednio do płytki, jak w naszym przykładzie (Rysunek 7), jest niepożądane. Na rysunku mamy podłączony jeden serwomotor z kategorii „mini”, który pobiera bardzo małe prądy, dlatego pracuje całkiem normalnie, zasilany bezpośrednio z płytki. Serwo o standardowym rozmiarze wymaga większej mocy, co może spowodować przegrzanie i uszkodzenie sterownika. Silniki należy podłączać tylko do oddzielnego zasilania, zwłaszcza jeśli ma być sterowanych kilka serwonapędów jednocześnie.

#włączać<Serwo .h>- ta komenda oznacza podłączenie biblioteki do sterowania serwomechanizmem. Ta biblioteka znajduje się na płycie CD Evolvector, która jest dostarczana z naszymi zestawami poziomu 2. Możesz go również znaleźć w Internecie i umieścić w folderze „biblioteki” swojego Arduino IDE.
Biblioteka, którą podłączyliśmy, ma dużą liczbę poleceń, rozważymy tylko te, które są używane w programie.

Serwonapęd; jest deklaracją zmiennej specjalnego typu. ruszaj się- jest to zmienna (nazwę wybieramy dowolnie). Serwo jest typem zmiennej (specjalny typ zdefiniowany w połączonej bibliotece). Można ustawić do 12 zmiennych tego typu, czyli do sterowania 12 serwomechanizmami. Innymi słowy, tym poleceniem powiedzieliśmy płytce, że mamy serwo, które nazwaliśmy ruszaj się.
przenieś.załącz(9);- ta komenda oznacza, że ​​serwo ( ruszaj się) jest podłączony do pinu 9 (wyjście).
przenieś.zapis(90); - ta komenda powoduje serwo ( ruszaj się) przekręć do pozycji środkowej (90 stopni).
przenieś.zapis(0); - przestawia serwo do pozycji 0 stopni.
dvig.write(180); - obraca serwo do pozycji 180 stopni.

Możesz dowiedzieć się, co oznaczają pozostałe wiersze w programie, na stronach naszego serwisu lub dowiedzieć się z dołączonych samouczków

Servo Drive - Silnik servo to silnik elektryczny, który wykonuje pracę w oparciu o zasadę sprzężenia zwrotnego. Z wirnika silnika obrót przekazywany jest przez skrzynię biegów do mechanizmu sterującego, sprzężenie zwrotne zapewnia jednostka sterująca, która jest połączona z czujnikiem kontrolującym kąt obrotu.
Silniki serwo są stosowane w samochodach do zapewnienia ruchu liniowego i kątowego elementów, których dokładne położenie jest bardzo wymagane. Zasada działania serwomechanizmu polega na regulacji pracy silnika elektrycznego w celu wykonania sygnału sterującego.

Serwonapęd - skład i przeznaczenie

Jeśli sygnał sterujący określa kąt, pod jakim obraca się wał wyjściowy silnika, jest on przekształcany na przyłożone napięcie. Do sprzężenia zwrotnego wykorzystywany jest czujnik, który mierzy jedną z charakterystyk wyjściowych silnika. Odczyty zebrane przez czujnik są przetwarzane przez centralę, następnie korygowana jest praca siłownika.

Konstrukcja serwonapędu składa się z zespołu elektromechanicznego, którego elementy znajdują się wewnątrz jednej obudowy. Serwonapęd zawiera skrzynię biegów, silnik elektryczny, jednostkę sterującą i czujnik.

Główne cechy serwonapędu to napięcie robocze, moment obrotowy, prędkość obrotowa, zastosowane w konkretnym modelu materiały i konstrukcja.

Serwonapęd - cechy konstrukcyjne i operacyjne

Nowoczesne serwonapędy wykorzystują dwa rodzaje silników elektrycznych z pustym wirnikiem i rdzeniem. Silniki rdzeniowe mają uzwojony wirnik i magnesy prąd stały umieszczone wokół. Osobliwością tych silników elektrycznych jest występowanie drgań podczas obrotu wahadła, co prowadzi do zmniejszenia dokładności ruchów kątowych.

Silniki z pustym wirnikiem nie mają tej wady, ale są droższe ze względu na złożoną technologię produkcji.

Przekładnie serwo są potrzebne do zmniejszenia prędkości i zwiększenia momentu obrotowego wału wyjściowego. Wiele serwonapędów zawiera koła zębate czołowe, koła zębate wykonane z materiałów polimerowych i metalu. Metalowe skrzynie biegów charakteryzują się wysokimi kosztami, ale jednocześnie są mocne i trwałe.

W zależności od wymaganej dokładności, serwa mogą wykorzystywać plastikowe tuleje lub łożyska kulkowe do wyrównania wału wyjściowego względem obudowy.

Serwonapęd różni się również rodzajem zastosowanej jednostki sterującej, która jest analogowa i cyfrowa. Bloki numeryczne zapewniają dokładniejsze pozycjonowanie głównego elementu serwomechanizmu i dużą szybkość reakcji.

Podobał Ci się artykuł? Podziel się ze znajomymi w sieciach społecznościowych!

Serwosilniki (serwomotory) to specjalistyczne silniki elektryczne wyposażone w tzw. ujemne sprzężenie zwrotne, za pomocą których realizowana jest precyzyjna kontrola wszystkich parametrów ruchu. Jego istota polega na tym, że w procesie pracy tych urządzeń następuje ciągłe porównywanie wyjściowych parametrów funkcjonowania z wstępnie ustawionymi parametrami wejściowymi. Dzieje się to na podstawie sygnałów sterujących generowanych w czasie rzeczywistym przez serwonapędy, które mają w swojej konstrukcji enkodery, czyli czujniki sprzężenia zwrotnego.

Tak więc projekt wszystkich nowoczesnych serwomotorów obejmuje właściwy silnik elektryczny i jednostkę sterującą. Łącznie są to serwonapędy, przy pomocy których projektanci urządzenia techniczne udaje się rozwiązać cała linia ważne zadania. Najczęściej serwomotory (serwonapędy) stosuje się w przypadkach, gdy jest to wymagane w tryb automatyczny wykonywać precyzyjne pozycjonowanie niektórych roboczych elementów konstrukcyjnych różnego sprzętu (np. obrabiarek z numeracją) zarządzanie programem, urządzenia do prasowania i tłoczenia, zrobotyzowane linie montażowe itp.) w stosunku do innych.

Wszystkie produkowane przez wiodących światowych producentów serwomotory można podzielić na dwie części duże grupy: ze szczotkami i bez szczotek. Serwonapędy mogą wykorzystywać zarówno synchroniczne, jak i asynchroniczne silniki elektryczne, a także synchroniczne silniki liniowe. Dodatkowo w serwonapędach mogą być stosowane silniki elektryczne zarówno osłonowe, jak i bezramowe, a w drugiej wersji rolę obudowy pełni pakiet płyt stojana, co pozwala na najbardziej efektywne wykorzystanie całego ich profilu, przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu gabarytów i wagę urządzeń jako całości.

Większość nowoczesnych serwomotorów ze sprzężeniem zwrotnym jest sterowana sygnałami generowanymi przez enkoder z kilku sygnałów systemowych. Jedną z głównych cech serwonapędów jest to, że są w stanie wzmocnić sygnały wyjściowe, które zwykle mają dużo mniej mocy niż wejściowe (jest to konieczne, aby można je było porównać). Tak więc podczas pracy serwonapędów ich obwody przekazują energię w kierunku do przodu, a w kierunku odwrotnym - informację potrzebną do precyzyjnego sterowania.

Główny Specyfikacja techniczna serwomotory to ich dynamika, równomierność ruchu i efektywność energetyczna. W ostatnie lata coraz częściej stosowane są serwomotory synchroniczne, które korzystnie różnią się od asynchronicznych wyższą dynamiką, możliwością długotrwałej pracy na niskie prędkości bez wymuszonego chłodzenia i wyższej odporności na przeciążenia. Jednocześnie silniki asynchroniczne stosowane w serwonapędach mają przewagę nad silnikami synchronicznymi, które: całkowita nieobecność pulsacja podczas rotacji.

Trzecim elementem wyposażenia sterującego jest serwo. W tym artykule postaramy się wyjaśnić, czym jest ten komponent, jakie jest jego przeznaczenie, urządzenie i zasada działania serwomechanizmu.

Definicja serwa

Serwo sterujące - urządzenie z silnikiem elektrycznym, które pozwala na precyzyjne sterowanie formatem ruchu model sterowany radiowo; poprzez negatywną opinię. Każdy serwonapęd w swoim urządzeniu ma czujnik i jednostkę sterującą, która utrzymuje określone wartości na czujniku zgodnie z zewnętrznym parametrem.

Opiszmy w prostszy sposób, jak działa serwo:

• Serwo otrzymuje sygnał impulsowy - wartość kontrolną określającą kąt obrotu ramienia serwa,
• Jednostka sterująca zaczyna porównywać przychodzący parametr z wartością na swoim czujniku,
• W zależności od wyniku porównania, VU zwraca sygnał, który określa z góry, jaką akcję należy wykonać: skręć, przyspiesz lub zwolnij, aby porównywane wskaźniki stały się takie same.

Serwo urządzenie

Większość nowoczesnych maszyn sterowych zbudowana jest na tej samej zasadzie i składa się z takich części składowe: wał wyjściowy, reduktory, silnik prądu stałego, potencjometr, płytka drukowana i elektronikę sterującą.

Skrzynia biegów wraz z silnikiem tworzą napęd. Aby przekształcić napięcie wejściowe w obrót mechaniczny, potrzebny jest silnik elektryczny. Z drugiej strony skrzynia biegów jest konstrukcją przekładni, która przekształca moment obrotowy i służy do zmniejszenia prędkości obrotowej silnika, ponieważ często jest tak duża, że ​​w ogóle nie nadaje się do praktycznego zastosowania.

Wraz z włączaniem i wyłączaniem silnika elektrycznego obraca się również wałek wyjściowy, do którego przymocowany jest fotel bujany - ten z kolei jest przymocowany do kierownicy modelu. To właśnie rocker ustawi ruch naszego modelu, a do tego w serwo urządzeniu przewidziano potencjometr - czujnik, który może zamienić kąt obrotu z powrotem na sygnał elektryczny.

Jednak jednym z głównych elementów jest tablica sterownicza, która jest obwód elektryczny. To ona odbiera impuls elektryczny, analizuje odebrany sygnał z danymi z potencjometru i włącza/wyłącza silnik elektryczny. Oto jak układa się serwo i jak działają jego elementy.

Nawiasem mówiąc, kolektor, kolektor Silniki bezrdzeniowe i bezszczotkowe mogą być używane jako silnik w urządzeniu serwo.

Sterowanie serwo. Zasada działania.

Serwo odbiera sygnały impulsowe, które przechodzą przez specjalny przewód z odbiornika. Częstotliwość takich sygnałów wynosi 20ms, a czas ich trwania może wahać się w granicach 0,8-2,2ms. Abyś miał jasne wyobrażenie o tym, jak sygnał jest jednak przekształcany w ruch wahacza, musisz przeanalizować schemat standardowy serwa.

gdzie GOP to opcja generatora impulsów (do niego podłączony jest potencjometr), K to kompatator, UVH to urządzenie próbkujące, M to silnik elektryczny, który jest pokryty ukośnym mostkiem zasilającym.

Teraz przyjrzyjmy się bliżej, jak działa serwo. Tak więc sygnał impulsowy dochodzi z odbiornika do kompatatora i jednocześnie aktywuje GOP. Czas trwania impulsu odniesienia jest związany z położeniem potencjometru, który jest fizycznie połączony z wałem wyjściowym. Gdy przełącznik znajduje się w pozycji środkowej, długość sygnału wynosi 1,5 ms, jeśli pozycja jest skrajna - 0,8 lub 2,2 ms. Sygnał sterujący i impuls odniesienia są analizowane przez kompatator, który oblicza ich wartość różnicy (obliczanie opiera się na czasie trwania impulsu). To długość impulsu różnicowego określa, na ile zbieżny jest „oczekiwany” i „rzeczywisty” stan kierownicy. Otrzymany wskaźnik jest przechowywany jako potencjał w UVH. Trudny?

Zasada działania serwonapędu w różnych warunkach

Pozycja wahacza serwomechanizmu odpowiada stanowi drążka sterowniczego. Czas trwania impulsów referencyjnych i sterujących jest taki sam. Wszystkie wyjścia kompatatora są ustawione na „0”. Silnik nie jest zasilany, a wahacz utrzymuje swoją pierwotną pozycję.

Pilot zmienia pozycję drążka, zwiększając w ten sposób impuls sterujący. Na jednym wyjściu kompatatora zostanie wyprowadzony impuls różnicowy, który zostanie zapisany w pamięci SHA. W tym momencie na silnik zostanie podane napięcie, zacznie się on obracać, a wraz z nim skrzynia biegów zacznie się poruszać, obracając kołyskę i potencjometr w taki sposób, aby wydłużał się czas trwania impulsu odniesienia. Takie warunki będą trwać, dopóki długości obu impulsów nie osiągną tych samych wartości. Silnik przestanie się wtedy obracać.

Pilot przesuwa drążek pilota w przeciwnym kierunku, jednocześnie zmniejszając długość impulsu sterującego. Sterowanie serwomechanizmem na tym etapie jest podobne do procesu opisanego powyżej. Na dolnym wyjściu kompatatora powstaje impuls różnicowy, który jest przechowywany przez UVH i dostarcza napięcie do silnika. Silnik zaczyna się obracać, ale w przeciwnym kierunku i kontynuuje pracę, dopóki długości impulsów nie przyjmą ponownie tych samych wartości.

Pilot nie wchodzi w interakcję z centralą. Ster modelu zaczyna obracać ramię serwa, ponieważ uwzględnia obciążenie podczas kursu. Teraz zmienia się czas trwania impulsu odniesienia, dzięki czemu impuls różnicowy, poprzez kompatator i SHA, działa na silnik, a moment obrotowy jest przykładany do skrzyni biegów, co zapobiega obracaniu się wahacza. Tych. bujak trzymany jest w jednej pozycji.

Przeanalizowaliśmy działanie serwa w wersji uproszczonej. W rzeczywistości istnieje wiele niuansów dotyczących konfiguracji i użytkowania urządzenia, wiedząc, dzięki którym można uniknąć awarii i nieprzyjemnych sytuacji.

Teraz, wiedząc jak działa serwo, zasada jego działania, możesz iść i wybrać urządzenie do swojego modelu. Aby to zrobić, musisz przejść do strony „Planeta Hobby”. Jeśli nie wiesz, jak dobrać odpowiedni serwomechanizm do swojego samolotu lub samochodu, poproś naszego konsultanta o radę lub przeczytaj ten przydatny artykuł.