Serwomechanizm to urządzenie elektromagnetyczne, które zamienia energię elektryczną na precyzyjny, kontrolowany ruch, wykorzystując mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Serwa mogą być używane do generowania ruchu liniowego lub kołowego, w zależności od ich typu. Skład typowego serwa obejmuje silnik prądu stałego, przekładnię zębatą, potencjometr, układ scalony (IC) i wał wyjściowy. Pożądana pozycja serwa jest wprowadzana i jest przesyłana jako zakodowany sygnał do układu scalonego. Układ scalony kieruje silnikiem, aby ruszył, napędzając energię silnika przez przekładnie, które ustawiają prędkość i pożądany kierunek ruchu, aż sygnał z potencjometru dostarczy informacji zwrotnej, że pożądana pozycja została osiągnięta, a układ scalony zatrzymuje silnik.
Potencjometr umożliwia kontrolowany ruch poprzez przekazywanie aktualnego położenia, pozwalając jednocześnie na korektę ze strony sił zewnętrznych oddziałujących na powierzchnie sterujące. Po przesunięciu powierzchni potencjometr podaje sygnał położenia, a układ scalony sygnalizuje konieczny ruch silnika, aż do odzyskania prawidłowego położenia.
Połączenie serwomechanizmów i wieloprzekładniowych silników elektrycznych można zorganizować w celu wykonywania bardziej złożonych zadań 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 służy określonemu celowi. Te trzy przewody służą do sterowania, zasilania i uziemienia.
Przewód sterujący odpowiada za dostarczanie impulsów elektrycznych. Silnik obraca się w odpowiednim kierunku zgodnie z poleceniem impulsów.
Gdy silnik się obraca, zmienia opór potencjometru i ostatecznie pozwala obwodowi sterowania regulować ilość ruchu i kierunek. Gdy wał znajdzie się w żądanej pozycji, zasilanie zostaje wyłączone.
Przewód zasilający dostarcza serwo mocy potrzebnej do działania, a przewód uziemiający zapewnia ścieżkę połączeniową oddzieloną od głównego prądu. Zapobiega to porażeniu prądem, ale nie jest potrzebne do uruchomienia serwa.
Wyjaśnienie cyfrowych serwomechanizmów RC
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; zmniejsza się zatem strefa nieczułości.
W rezultacie, gdy używane jest serwo cyfrowe, zapewnia ono szybszą reakcję i większe przyspieszenie elementu RC.
Ponadto, przy mniejszej martwej strefie, moment obrotowy zapewnia również lepszą zdolność trzymania. Podczas obsługi za pomocą cyfrowego serwomechanizmu można od razu poczuć kontrolę.
Pozwól, że przedstawię Ci scenariusz przypadku. Powiedzmy, że chcesz połączyć cyfrowe i analogowe serwo z odbiornikiem.
Gdy przekręcisz analogowe pokrętło serwomechanizmu poza środek, zauważysz, że reaguje ono i po chwili 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
Serwosilnik analogowy RC to standardowy typ serwomechanizmu.
Reguluje prędkość silnika poprzez wysyłanie impulsów włączających i wyłączających.
Zwykle napięcie impulsu mieści się w zakresie od 4,8 do 6,0 woltów i jest stałe. Analog odbiera 50 impulsów na sekundę, a gdy jest w stanie spoczynku, nie jest do niego wysyłane żadne napięcie.
Im dłuższy impuls „On” jest wysyłany do serwa, tym szybciej obraca się silnik i tym większy wytwarzany moment obrotowy. Jedną z głównych wad analogowego serwa jest opóźnienie w reakcji na małe polecenia.
Nie powoduje, że silnik obraca się wystarczająco szybko. Ponadto wytwarza również powolny moment obrotowy. Ta sytuacja nazywana jest „strefą martwą”.
Czas publikacji: 01-06-2022