Co je to servomotor?

Servo motor je typ motoru, který se může otáčet s velkou přesností. Normálně se tento typ motoru skládá z řídicího obvodu, který poskytuje zpětnou vazbu o aktuální poloze hřídele motoru, tato zpětná vazba umožňuje servomotorům točit se s velkou přesností. Pokud chcete objekt otočit v určitých specifických úhlech nebo vzdálenostech, použijete servomotor. Skládá se pouze z jednoduchého motoru, který prochází servomechanismem. Pokud je motor napájen stejnosměrným napájecím zdrojem, pak se nazývá stejnosměrný servomotor a pokud je to motor napájený střídavým proudem, pak se nazývá střídavý servomotor. V tomto tutoriálu budeme diskutovat pouze o fungování stejnosměrného servomotoru. Kromě těchto hlavních klasifikací existuje mnoho dalších typů servomotorů založených na typu uspořádání převodovky a provozních charakteristikách. Servomotor obvykle přichází s převodovým uspořádáním, které nám umožňuje získat servomotor s velmi vysokým točivým momentem v malých a lehkých baleních. Díky těmto vlastnostem se používají v mnoha aplikacích, jako je autíčko, RC vrtulníky a letadla, robotika atd.

Servomotory jsou dimenzovány na kg / cm (kilogram na centimetr), většina hobby servomotorů je dimenzována na 3kg / cm nebo 6kg / cm nebo 12kg / cm. Tento kg / cm vám říká, jakou váhu může váš servomotor zvednout v určité vzdálenosti. Například: Servomotor o hmotnosti 6 kg / cm by měl být schopen zvednout 6 kg, pokud je náklad zavěšen 1 cm od hřídele motoru, čím větší je vzdálenost, tím menší je nosnost. O poloze servomotoru rozhoduje elektrický impuls a jeho obvody jsou umístěny vedle motoru.

Pracovní mechanismus servomotoru

Skládá se ze tří částí:

Řízené zařízení
Výstupní senzor
Systém zpětné vazby

Jedná se o systém s uzavřenou smyčkou, kde využívá systém pozitivní zpětné vazby k řízení pohybu a konečné polohy hřídele. Zde je zařízení řízeno zpětnovazebním signálem generovaným porovnáním výstupního signálu a referenčního vstupního signálu.

Zde je referenční vstupní signál porovnáván s referenčním výstupním signálem a třetí signál je produkován zpětnovazebním systémem. A tento třetí signál funguje jako vstupní signál pro ovládání zařízení. Tento signál je přítomen, pokud je generován zpětnovazební signál nebo je rozdíl mezi referenčním vstupním signálem a referenčním výstupním signálem. Hlavním úkolem servomechanismu je tedy udržovat výkon systému na požadované hodnotě za přítomnosti zvuků.

Princip fungování servomotoru

Servo se skládá z motoru (DC nebo AC), potenciometru, sestavy převodovky a řídicího obvodu. Nejprve používáme sestavu převodovky ke snížení otáček a ke zvýšení točivého momentu motoru. Řekněme, že v počáteční poloze hřídele servomotoru je poloha knoflíku potenciometru taková, že na výstupním portu potenciometru není generován žádný elektrický signál. Nyní je elektrický signál předán další vstupní svorce zesilovače detektoru chyb. Nyní rozdíl mezi těmito dvěma signály, jeden pochází z potenciometru a druhý pochází z jiných zdrojů, bude zpracován ve zpětnovazebním mechanismu a výstup bude poskytnut z hlediska chybového signálu. Tento chybový signál funguje jako vstup pro motor a motor se začne otáčet.Nyní je hřídel motoru spojena s potenciometrem a při otáčení motoru potenciometr generuje signál. Se změnou úhlové polohy potenciometru se tedy mění i jeho výstupní zpětnovazební signál. Později potenciometr dosáhne polohy, kde je výstup potenciometru stejný jako poskytovaný externí signál. V tomto stavu nebude ze zesilovače na vstup motoru žádný výstupní signál, protože není žádný rozdíl mezi externím aplikovaným signálem a signálem generovaným potenciometrem, a v takovém případě se motor přestane otáčet.ze zesilovače na vstup motoru nebude žádný výstupní signál, protože není žádný rozdíl mezi externím aplikovaným signálem a signálem generovaným potenciometrem, a v takovém případě se motor přestane otáčet.ze zesilovače na vstup motoru nebude žádný výstupní signál, protože není žádný rozdíl mezi externím aplikovaným signálem a signálem generovaným potenciometrem, a v takovém případě se motor přestane otáčet.

Propojení servomotorů s mikrokontroléry:

Propojení hobby servomotorů, jako je servomotor s90 s MCU, je velmi snadné. U serva vycházejí tři dráty. Z toho dva budou použity pro napájení (pozitivní a negativní) a jeden bude použit pro signál, který má být odeslán z MCU. MG995 Metal Gear Servo Motor , který se nejčastěji používá pro RC auta humanoidní roboty atd. Obraz MG995 je uveden níže:

Barevné kódování vašeho servomotoru se může lišit, proto zkontrolujte příslušný datový list.

Všechny servomotory pracují přímo s napájecími lištami + 5V, ale musíme dávat pozor na množství proudu, které by motor spotřeboval, pokud plánujete použít více než dva servomotory, měl by být navržen správný servomotor.

Ovládání servomotoru:

Všechny motory mají tři vodiče vycházející z nich. Z toho dva budou použity pro napájení (pozitivní a negativní) a jeden bude použit pro signál, který má být odeslán z MCU.

Servomotor je řízen PWM (Pulse with Modulation), který je zajištěn ovládacími vodiči. K dispozici je minimální puls, maximální puls a rychlost opakování. Servomotor se může otočit o 90 stupňů z obou směrů z neutrální polohy. Servomotor očekává, že uvidí puls každých 20 milisekund (ms) a délka impulzu určí, jak daleko se motor otočí. Například pulz 1,5 ms způsobí, že se motor otočí do polohy 90 °, například když je puls kratší než 1,5 ms, hřídel se posune na 0 ° a pokud je delší než 1,5 ms, otočí servo na 180 °.

Servomotor pracuje na principu PWM (Pulse width modulation), což znamená, že jeho úhel otáčení je řízen délkou aplikovaného impulzu na jeho kontrolní PIN. V zásadě je servomotor tvořen stejnosměrným motorem, který je řízen proměnným odporem (potenciometrem) a některými převody. Vysokorychlostní síla stejnosměrného motoru je převodem převedena na točivý moment. Víme, že WORK = FORCE X DISTANCE, v DC motoru Síla je menší a vzdálenost (rychlost) je vysoká a v Servu je síla vysoká a vzdálenost je menší. Potenciometr je připojen k výstupnímu hřídeli serva, aby se vypočítal úhel a zastavil stejnosměrný motor v požadovaném úhlu.

Servomotor lze otáčet od 0 do 180 stupňů, ale v závislosti na výrobě může dosáhnout až 210 stupňů. Tento stupeň otáčení lze ovládat použitím elektrického pulzu správné šířky na jeho ovládací kolík. Servo kontroluje puls každých 20 milisekund. Pulz o šířce 1 ms (1 milisekundu) může otáčet servem na 0 stupňů, 1,5 ms se může otáčet na 90 stupňů (neutrální poloha) a 2 ms pulsem jej může otáčet na 180 stupňů.

Chcete-li se dozvědět více o principu fungování servomotoru a praktickém použití, zkontrolujte níže uvedené aplikace, kde je ovládání servomotoru vysvětleno na příkladech:

Obvod testeru servomotoru
Propojení servomotoru s mikrokontrolérem 8051
Ovládání servomotoru pomocí Arduina
Servo ovládání s Arduino Due
Servořízení s Flex senzorem
Výukový program pro servomotory Raspberry Pi

Co je to servomotor?