Ce este un servomotor?

Ce este un servomotor?

Un servomotor este un tip de motor care se poate roti cu mare precizie. În mod normal, acest tip de motor constă dintr-un circuit de comandă care oferă feedback asupra poziției curente a arborelui motorului, acest feedback permite servomotorelor să se rotească cu mare precizie. Dacă doriți să rotiți un obiect la anumite unghiuri sau distanțe specifice, atunci utilizați un servomotor. Este doar alcătuit dintr-un motor simplu care trece printr-un mecanism servo. Dacă motorul este alimentat de o sursă de curent continuu, atunci acesta se numește servomotor de curent continuu, iar dacă este motor alimentat de curent alternativ, atunci se numește servomotor de curent alternativ. Pentru acest tutorial, vom discuta numai despre funcționarea servomotorului de curent continuu. În afară de aceste clasificări majore, există multe alte tipuri de servomotoare bazate pe tipul de aranjament al angrenajului și caracteristicile de funcționare. Un servomotor vine de obicei cu un aranjament de transmisie care ne permite să obținem un servo motor cuplu foarte mare în pachete mici și ușoare. Datorită acestor caracteristici, acestea sunt utilizate în multe aplicații, cum ar fi mașinile de jucărie, elicopterele și avioanele RC, Robotică etc.

Servomotorele sunt evaluate în kg / cm (kilogram per centimetru) majoritatea servomotorelor hobby sunt evaluate la 3 kg / cm sau 6 kg / cm sau 12 kg / cm. Acest kg / cm vă spune cât de multă greutate poate ridica servomotorul dvs. la o anumită distanță. De exemplu: Un servomotor de 6 kg / cm ar trebui să poată ridica 6 kg dacă sarcina este suspendată la 1 cm distanță de arborele motoarelor, cu cât distanța este mai mare, cu atât este mai mică capacitatea de încărcare. Poziția unui servomotor este decisă prin impuls electric și circuitele sale sunt plasate lângă motor.

Mecanismul de lucru al motorului servo

Se compune din trei părți:

1. Dispozitiv controlat
2. Senzor de ieșire
3. Sistem de feedback

Este un sistem cu buclă închisă în care folosește un sistem de feedback pozitiv pentru a controla mișcarea și poziția finală a arborelui. Aici dispozitivul este controlat de un semnal de feedback generat prin compararea semnalului de ieșire și a semnalului de intrare de referință.

Aici semnalul de intrare de referință este comparat cu semnalul de ieșire de referință, iar al treilea semnal este produs de sistemul de feedback. Și acest al treilea semnal acționează ca un semnal de intrare pentru controlul dispozitivului. Acest semnal este prezent atâta timp cât este generat semnalul de feedback sau există o diferență între semnalul de intrare de referință și semnalul de ieșire de referință. Deci, sarcina principală a servomecanismului este de a menține ieșirea unui sistem la valoarea dorită la prezența zgomotelor.

Principiul de funcționare a motorului servo

Un servo constă dintr-un motor (DC sau AC), un potențiometru, ansamblu de viteze și un circuit de control. În primul rând, folosim ansamblul angrenajului pentru a reduce RPM și pentru a crește cuplul motorului. Spuneți în poziția inițială a arborelui servomotorului, poziția butonului potențiometrului este astfel încât să nu existe semnal electric generat la portul de ieșire al potențiometrului. Acum se dă un semnal electric către un alt terminal de intrare al amplificatorului detector de erori. Acum diferența dintre aceste două semnale, unul vine de la potențiometru și altul provine din alte surse, va fi procesat într-un mecanism de feedback și ieșirea va fi furnizată în termeni de semnal de eroare. Acest semnal de eroare acționează ca intrare pentru motor și motorul începe să se rotească.Acum, arborele motorului este conectat cu potențiometrul și pe măsură ce motorul se rotește, astfel potențiometrul va genera un semnal. Deci, pe măsură ce poziția unghiulară a potențiometrului se schimbă, semnalul său de feedback de ieșire se schimbă. După un timp, poziția potențiometrului ajunge la o poziție în care ieșirea potențiometrului este aceeași cu semnalul extern furnizat. În această condiție, nu va exista semnal de ieșire de la amplificator la intrarea motorului, deoarece nu există nicio diferență între semnalul extern aplicat și semnalul generat la potențiometru și, în această situație, motorul se oprește din rotire.nu va exista semnal de ieșire de la amplificator la intrarea motorului, deoarece nu există nicio diferență între semnalul extern aplicat și semnalul generat la potențiometru, iar în această situație motorul se oprește din rotire.nu va exista semnal de ieșire de la amplificator la intrarea motorului, deoarece nu există nicio diferență între semnalul extern aplicat și semnalul generat la potențiometru, iar în această situație motorul se oprește din rotire.

Interfațarea servomotorelor cu microcontrolere:

Interfațarea hobby-urilor Servomotorele precum servomotorul s90 cu MCU este foarte ușoară. Servo-urile au trei fire care ies din ele. Din care două vor fi utilizate pentru alimentare (pozitiv și negativ) și una va fi utilizată pentru semnalul care urmează să fie trimis de la MCU. Un servomotor MG995 Metal Gear care este cel mai frecvent utilizat pentru mașinile RC roboți umanoizi etc. Imaginea MG995 este prezentată mai jos:

Codarea culorilor servomotorului dvs. poate diferi, prin urmare verificați fișa tehnică respectivă.

Toate servo-motoarele funcționează direct cu șinele de alimentare + 5V, dar trebuie să fim atenți la cantitatea de curent pe care ar consuma-o motorul dacă intenționați să utilizați mai mult de două servo-motoare, ar trebui proiectat un scut servo adecvat.

Controlul servomotorului:

Toate motoarele au trei fire care ies din ele. Din care două vor fi utilizate pentru alimentare (pozitiv și negativ) și una va fi utilizată pentru semnalul care urmează să fie trimis de la MCU.

Servomotorul este controlat de PWM (Pulse with Modulation) care este furnizat de firele de control. Există un impuls minim, un impuls maxim și o rată de repetare. Servomotorul se poate roti la 90 de grade din ambele direcții din poziția sa neutră. Servomotorul se așteaptă să vadă un impuls la fiecare 20 de milisecunde (ms), iar lungimea impulsului va determina cât de mult se rotește motorul. De exemplu, un impuls de 1,5 ms va face ca motorul să se întoarcă la poziția 90 °, cum ar fi dacă impulsul este mai scurt de 1,5 ms arborele se deplasează la 0 ° și dacă este mai lung de 1,5 ms decât va transforma servo-ul la 180 °.

Servomotorul funcționează pe principiul PWM (Pulse width modulation), înseamnă că unghiul său de rotație este controlat de durata impulsului aplicat la PIN-ul său de control. Practic, servomotorul este alcătuit dintr-un motor DC care este controlat de un rezistor variabil (potențiometru) și de unele angrenaje. Forța de viteză mare a motorului de curent continuu este convertită în cuplu de către Gears. Știm că MUNCA = FORȚA X DISTANȚĂ, în motorul continuu Forța este mai mică și distanța (viteza) este mare și în Servo, forța este mare și distanța este mai mică. Potențiometrul este conectat la arborele de ieșire al servo-ului, pentru a calcula unghiul și a opri motorul de curent continuu pe unghiul dorit.

Servomotorul poate fi rotit de la 0 la 180 de grade, dar poate merge până la 210 grade, în funcție de fabricație. Acest grad de rotație poate fi controlat prin aplicarea impulsului electric de lățime corespunzătoare, la pinul său de control. Servo verifică pulsul la fiecare 20 de milisecunde. Pulsul cu lățimea de 1 ms (1 milisecundă) poate roti servo la 0 grade, 1,5 ms se poate roti la 90 de grade (poziție neutră) și pulsul de 2 ms îl poate roti la 180 de grade.

Toate servo-motoarele funcționează direct cu șinele de alimentare de + 5V, dar trebuie să fim atenți la cantitatea de curent pe care ar consuma-o motorul dacă intenționați să utilizați mai mult de două servo-motoare, ar trebui proiectat un scut servo adecvat.

Pentru a afla mai multe despre principiul de funcționare al servomotorului și despre utilizările practice, vă rugăm să verificați mai jos aplicațiile în care controlul servomotorului este explicat cu exemplele:

• Circuit tester servomotor
• Interfață servomotor cu microcontroler 8051
• Control servomotor folosind Arduino
• Servo control cu ​​Arduino Due
• Servo Control cu ​​senzor flexibil
• Tutorial Raspberry Pi Servo Motor