Ένας σερβομηχανισμός είναι μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ακριβή ελεγχόμενη κίνηση χρησιμοποιώντας μηχανισμούς αρνητικής ανάδρασης.
Τα σερβοκινητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή γραμμικής ή κυκλικής κίνησης, ανάλογα με τον τύπο τους. Η σύνθεση ενός τυπικού σερβοκινητήρα περιλαμβάνει έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, ένα σύστημα γραναζιών, ένα ποτενσιόμετρο, ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) και έναν άξονα εξόδου. Η επιθυμητή θέση του σερβοκινητήρα εισάγεται και έρχεται ως κωδικοποιημένο σήμα στο IC. Το IC κατευθύνει τον κινητήρα να ξεκινήσει, οδηγώντας την ενέργεια του κινητήρα μέσω γραναζιών που ρυθμίζουν την ταχύτητα και την επιθυμητή κατεύθυνση κίνησης μέχρι το σήμα από το ποτενσιόμετρο να παρέχει ανατροφοδότηση ότι έχει επιτευχθεί η επιθυμητή θέση και το IC σταματά τον κινητήρα.
Το ποτενσιόμετρο καθιστά δυνατή την ελεγχόμενη κίνηση μεταδίδοντας την τρέχουσα θέση, επιτρέποντας παράλληλα τη διόρθωση από εξωτερικές δυνάμεις που ασκούνται στις επιφάνειες ελέγχου: Μόλις μετακινηθεί η επιφάνεια, το ποτενσιόμετρο παρέχει το σήμα της θέσης και το ολοκληρωμένο κύκλωμα σηματοδοτεί την απαραίτητη κίνηση του κινητήρα μέχρι να ανακτηθεί η σωστή θέση.
Ένας συνδυασμός σερβοκινητήρων και ηλεκτροκινητήρων πολλαπλών ταχυτήτων μπορεί να οργανωθεί μαζί για να εκτελέσει πιο σύνθετες εργασίες σε διάφορους τύπους συστημάτων, όπως ρομπότ, οχήματα, κατασκευή και ασύρματο δίκτυο αισθητήρων και ενεργοποιητών.
Πώς λειτουργεί το σερβοκινητήρα;
Τα σερβομηχανισμούς έχουν τρία καλώδια που εκτείνονται από το περίβλημα (Δείτε τη φωτογραφία στα αριστερά).
Κάθε ένα από αυτά τα καλώδια εξυπηρετεί έναν συγκεκριμένο σκοπό. Αυτά τα τρία καλώδια προορίζονται για τον έλεγχο, την τροφοδοσία και τη γείωση.
Το καλώδιο ελέγχου είναι υπεύθυνο για την παροχή των ηλεκτρικών παλμών. Ο κινητήρας περιστρέφεται προς την κατάλληλη κατεύθυνση όπως λαμβάνει εντολή από τους παλμούς.
Όταν ο κινητήρας περιστρέφεται, αλλάζει την αντίσταση του ποτενσιόμετρου και τελικά επιτρέπει στο κύκλωμα ελέγχου να ρυθμίζει την ποσότητα κίνησης και την κατεύθυνση. Όταν ο άξονας βρίσκεται στην επιθυμητή θέση, η τροφοδοσία διακόπτεται.
Το καλώδιο τροφοδοσίας παρέχει στο σερβοκινητήρα την ισχύ που απαιτείται για τη λειτουργία του, ενώ το καλώδιο γείωσης παρέχει μια διαδρομή σύνδεσης ξεχωριστή από το κύριο ρεύμα. Αυτό σας προστατεύει από ηλεκτροπληξία, αλλά δεν είναι απαραίτητο για τη λειτουργία του σερβοκινητήρα.
Επεξήγηση ψηφιακών σερβομηχανισμών RC
Ψηφιακός σερβοκινητήρας Ένας ψηφιακός σερβοκινητήρας RC έχει διαφορετικό τρόπο αποστολής παλμικών σημάτων στον σερβοκινητήρα.
Αν ο αναλογικός σερβοκινητήρας έχει σχεδιαστεί για να στέλνει σταθερή τάση 50 παλμών ανά δευτερόλεπτο, ο ψηφιακός σερβοκινητήρας RC είναι ικανός να στέλνει έως και 300 παλμούς ανά δευτερόλεπτο!
Με αυτά τα γρήγορα παλμικά σήματα, η ταχύτητα του κινητήρα θα αυξηθεί σημαντικά και η ροπή θα είναι πιο σταθερή, μειώνοντας έτσι την ποσότητα της νεκρής ζώνης.
Ως αποτέλεσμα, όταν χρησιμοποιείται το ψηφιακό σερβοκινητήρα, παρέχει ταχύτερη απόκριση και ταχύτερη επιτάχυνση στο εξάρτημα RC.
Επίσης, με λιγότερη νεκρή ζώνη, η ροπή παρέχει επίσης καλύτερη ικανότητα συγκράτησης. Όταν χειρίζεστε χρησιμοποιώντας ψηφιακό σερβοκινητήρα, μπορείτε να βιώσετε την άμεση αίσθηση του ελέγχου.
Επιτρέψτε μου να σας παρουσιάσω ένα σενάριο περίπτωσης. Ας υποθέσουμε ότι πρόκειται να συνδέσετε έναν ψηφιακό και έναν αναλογικό σερβοκινητήρα σε έναν δέκτη.
Όταν γυρίσετε τον αναλογικό σερβοτροχό εκτός κέντρου, θα παρατηρήσετε ότι ανταποκρίνεται και αντιστέκεται μετά από λίγο - η καθυστέρηση είναι αισθητή.
Ωστόσο, όταν γυρίζετε τον τροχό του ψηφιακού σερβοκινητήρα εκτός κέντρου, θα νιώσετε ότι ο τροχός και ο άξονας ανταποκρίνονται και διατηρούνται στη θέση που έχετε ορίσει πολύ γρήγορα και ομαλά.
Αναλογικά σερβοκινητήρες RC - Επεξήγηση
Ένας αναλογικός σερβοκινητήρας RC είναι ο τυπικός τύπος σερβοκινητήρα.
Ρυθμίζει την ταχύτητα του κινητήρα απλώς στέλνοντας παλμούς ενεργοποίησης και απενεργοποίησης.
Κανονικά, η τάση παλμού κυμαίνεται μεταξύ 4,8 και 6,0 βολτ και είναι σταθερή. Το αναλογικό λαμβάνει 50 παλμούς ανά δευτερόλεπτο και όταν είναι σε ηρεμία, δεν αποστέλλεται τάση σε αυτό.
Όσο περισσότερο χρόνο αποστέλλεται ο παλμός «On» στο σερβοκινητήρα, τόσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο κινητήρας και τόσο υψηλότερη είναι η παραγόμενη ροπή. Ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα του αναλογικού σερβοκινητήρα είναι η καθυστέρηση στην αντίδρασή του σε μικρές εντολές.
Δεν περιστρέφει τον κινητήρα αρκετά γρήγορα. Επιπλέον, παράγει επίσης μια αργή ροπή. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται «νεκρή ζώνη».
Ώρα δημοσίευσης: 01 Ιουνίου 2022