Serwo (serwomechanizm) to urządzenie elektromagnetyczne, które przekształca energię elektryczną w precyzyjnie kontrolowany ruch za pomocą mechanizmów ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Serwa mogą być używane do generowania ruchu liniowego lub kołowego, w zależności od ich typu. Typowy serwomechanizm składa się z silnika prądu stałego, przekładni, potencjometru, układu scalonego (IC) i wału wyjściowego. Żądana pozycja serwa jest wprowadzana i przychodzi jako zakodowany sygnał do układu scalonego. Układ scalony kieruje silnikiem do pracy, przekazując energię silnika przez przekładnie, które ustawiają prędkość i pożądany kierunek ruchu, aż sygnał z potencjometru dostarczy informację zwrotną, że pożądana pozycja została osiągnięta, a układ scalony zatrzyma silnik.
Potencjometr umożliwia kontrolowany ruch poprzez przekazywanie aktualnego położenia, umożliwiając jednocześnie korektę sił zewnętrznych działających na powierzchnie sterujące: Po przesunięciu powierzchni potencjometr dostarcza sygnał położenia, a układ scalony sygnalizuje niezbędny ruch silnika aż do odzyskania prawidłowego położenia.
Można zorganizować kombinację serwomechanizmów i wieloprzekładniowych silników elektrycznych, aby wykonywać bardziej złożone zadania w różnych typach systemów, w tym w robotach, pojazdach, produkcji oraz w bezprzewodowej sieci czujników i siłowników.
Jak działa serwo?
Serwa mają trzy przewody wystające z obudowy (patrz zdjęcie po lewej).
Każdy z tych przewodów służy określonemu celowi. Te trzy przewody służą do sterowania, zasilania i masy.
Przewód sterujący odpowiada za dostarczanie impulsów elektrycznych. Silnik obraca się w odpowiednim kierunku zgodnie z poleceniem impulsów.
Kiedy silnik się obraca, zmienia się rezystancja potencjometru i ostatecznie pozwala obwodowi sterującemu regulować wielkość ruchu i kierunek. Gdy wał znajdzie się w żądanym położeniu, zasilanie zostanie wyłączone.
Przewód zasilający zapewnia serwomechanizmowi moc potrzebną do działania, a przewód uziemiający zapewnia ścieżkę łączącą oddzieloną od głównego prądu. Dzięki temu nie doznasz szoku, ale nie jest to konieczne do uruchomienia serwa.
Objaśnienie cyfrowych serwomechanizmów RC
Serwo cyfrowe Cyfrowe serwo RC ma inny sposób wysyłania sygnałów impulsowych do serwomotoru.
Jeśli serwo analogowe jest zaprojektowane do wysyłania stałego napięcia 50 impulsów na sekundę, serwo cyfrowe RC jest w stanie wysłać do 300 impulsów na sekundę!
Dzięki tym szybkim sygnałom impulsowym prędkość silnika znacznie wzrośnie, a moment obrotowy będzie bardziej stały; zmniejsza ilość martwego pasma.
W rezultacie, gdy używane jest serwo cyfrowe, zapewnia szybszą reakcję i szybsze przyspieszenie komponentu RC.
Ponadto, przy mniejszej strefie nieczułości, moment obrotowy zapewnia również lepszą zdolność trzymania. Podczas obsługi za pomocą serwomechanizmu cyfrowego można od razu poczuć kontrolę.
Pozwólcie, że przedstawię wam scenariusz przypadku. Powiedzmy, że chcesz połączyć serwo cyfrowe i analogowe z odbiornikiem.
Kiedy przekręcisz pokrętło serwa analogowego poza położenie, zauważysz, że po chwili reaguje i stawia opór – opóźnienie jest zauważalne.
Jednakże, gdy obrócisz koło serwa cyfrowego niecentrycznie, poczujesz, że koło i wał reagują i utrzymują ustawioną pozycję bardzo szybko i płynnie.
Wyjaśnienie analogowych serwomechanizmów RC
Serwomotor analogowy RC jest standardowym typem serwa.
Reguluje prędkość silnika poprzez proste wysyłanie impulsów włączania i wyłączania.
Zwykle napięcie impulsowe mieści się w zakresie od 4,8 do 6,0 V i jest w tym czasie stałe. Analog otrzymuje 50 impulsów na sekundę, a w stanie spoczynku nie jest do niego wysyłane żadne napięcie.
Im dłuższy impuls „On” jest wysyłany do serwa, tym szybciej silnik się obraca i tym wyższy jest wytwarzany moment obrotowy. Jedną z głównych wad serwa analogowego jest opóźnienie w reakcji na małe polecenia.
Nie powoduje to wystarczającej szybkości obracania się silnika. Ponadto wytwarza również powolny moment obrotowy. Sytuację tę nazywa się „strefą nieczułości”.
Czas publikacji: 01 czerwca 2022 r