Serwomechanizm to urządzenie elektromagnetyczne, które zamienia energię elektryczną na precyzyjny, kontrolowany ruch przy użyciu mechanizmów ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Serwa mogą być używane do generowania ruchu liniowego lub kołowego, w zależności od typu. Typowe serwo składa się z silnika prądu stałego, przekładni zębatej, potencjometru, układu scalonego (IC) i wału wyjściowego. Żądana pozycja serwomechanizmu jest podawana na wejście i trafia jako zakodowany sygnał do układu scalonego (IC). Układ scalony (IC) steruje pracą silnika, przekazując jego energię poprzez przekładnie, które ustalają prędkość i pożądany kierunek ruchu, aż sygnał z potencjometru poinformuje o osiągnięciu żądanej pozycji, a układ scalony zatrzyma silnik.
Potencjometr umożliwia kontrolowany ruch poprzez przekazywanie aktualnego położenia, a jednocześnie pozwala na korektę ze względu na siły zewnętrzne działające na powierzchnie sterujące. Po przesunięciu powierzchni potencjometr wysyła sygnał położenia, a układ scalony sygnalizuje konieczny ruch silnika, aż do momentu odzyskania prawidłowego położenia.
Połączenie serwomechanizmów i wieloprzekładniowych silników elektrycznych można zorganizować tak, aby wykonywać bardziej złożone zadania w różnych typach systemów, w tym robotach, pojazdach, produkcji oraz bezprzewodowych sieciach czujników i siłowników.
Jak działa serwo?
Serwa mają trzy przewody wystające z obudowy (patrz zdjęcie po lewej).
Każdy z tych przewodów ma określone przeznaczenie. Te trzy przewody służą do sterowania, zasilania i uziemienia.
Przewód sterujący odpowiada za dostarczanie impulsów elektrycznych. Silnik obraca się w odpowiednim kierunku zgodnie z poleceniami impulsów.
Obrót silnika zmienia rezystancję potencjometru, co ostatecznie pozwala układowi sterującemu regulować zakres i kierunek ruchu. Gdy wał znajdzie się w żądanym położeniu, zasilanie zostaje odcięte.
Przewód zasilający dostarcza serwomechanizmowi energię potrzebną do działania, a przewód uziemiający zapewnia połączenie niezależne od głównego prądu. Chroni to przed porażeniem prądem, ale nie jest konieczne do uruchomienia serwomechanizmu.
Cyfrowe serwa RC – wyjaśnienie
Serwomechanizm cyfrowySerwomechanizm cyfrowy RC wykorzystuje inny sposób wysyłania sygnałów impulsowych do serwosilnika.
Jeśli serwo analogowe jest zaprojektowane do wysyłania stałego napięcia 50 impulsów na sekundę, to serwo cyfrowe RC jest w stanie wysyłać aż 300 impulsów na sekundę!
Dzięki tym szybkim sygnałom impulsowym prędkość silnika znacznie wzrośnie, a moment obrotowy będzie bardziej stały; zmniejszy się zatem strefa nieczułości.
W rezultacie użycie serwomechanizmu cyfrowego zapewnia szybszą reakcję i większe przyspieszenie elementu RC.
Ponadto, dzięki mniejszej strefie nieczułości, moment obrotowy zapewnia lepszą stabilność. Podczas obsługi serwomechanizmu cyfrowego można odczuć natychmiastowe wyczucie kontroli.
Pozwól, że przedstawię Ci scenariusz. Załóżmy, że chcesz połączyć serwo cyfrowe i analogowe z odbiornikiem.
Gdy przekręcisz analogowe pokrętło serwomechanizmu poza położenie środkowe, zauważysz, że po chwili reaguje i stawia opór – opóźnienie jest zauważalne.
Jeśli jednak przesuniesz koło serwomechanizmu cyfrowego poza środek, poczujesz, że koło i wał reagują i utrzymują ustawioną pozycję bardzo szybko i płynnie.
Wyjaśnienie analogowych serwomechanizmów RC
Serwomotor analogowy RC jest standardowym typem serwomechanizmu.
Reguluje prędkość silnika poprzez wysyłanie impulsów włączających i wyłączających.
Zwykle napięcie impulsowe mieści się w zakresie od 4,8 do 6,0 V i jest stałe. Przekaźnik analogowy odbiera 50 impulsów na sekundę, a w stanie spoczynku nie jest do niego wysyłane żadne napięcie.
Im dłuższy impuls „On” jest wysyłany do serwomechanizmu, tym szybciej obraca się silnik i tym większy wytwarzany moment obrotowy. Jedną z głównych wad serwomechanizmu analogowego jest opóźnienie w reakcji na małe polecenia.
Nie powoduje to wystarczająco szybkich obrotów silnika. Ponadto, generuje on również słaby moment obrotowy. Taka sytuacja nazywana jest „strefą martwą”.
Czas publikacji: 01-06-2022