Что такое серводвигатель: Сервопривод: что это такое, виды, принцип работы сервомотора

Содержание

Принцип работы сервопривода, что такое сервопривод

Сервопривод – это привод, предназначенный для осуществления контроля (угол поворота вала, скорость вращения/движения и так далее) над различными объектами, находящимися в постоянном движении. Контроль производится в зависимости от заданных ему параметров извне.

Рисунок 1. Сервопривод

Данный механизм получил достаточно широкое применение в различных промышленных сферах. Например, чаще всего его можно увидеть в конструкциях станков/машин для создания таких материалов/предметов и их обработки как:

  • Упаковки и бумага;
  • Листовой металл;
  • Обработка материалов;
  • Транспортное оборудование;
  • Стройматериалы.

Также они могут использоваться в управляющих элементах механических систем (заслонка/задвижка, багажник автомобиля и тому подобные механизмы). Сервопривод очень полезен, так как позволяет поддерживать необходимый вам параметр.

Устройство

Рисунок 2. Устройство сервопривода

Сервопривод включает в свой состав такие элементы как:

  • Приводной механизм – к примеру, это может быть электромотор. Благодаря ему становится возможным управление скоростью нужного диапазона в определённый временной момент;
  • Датчики – осуществляют контроль над необходимыми параметрами. Могут быть предназначены для отслеживания положения, усилия, поворота угла или скорости вращения объекта;
  • Блок управления – немало важный элемент, так как именно благодаря ему происходит поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме;
  • Блок питания – питает данный механизм.

Интересно, что самый простой управляющий блок чаще всего создаётся с использованием схемы сравнений значений на датчике и необходимых значений при подаче напряжения определённой полярности на привод.

Виды

Сервоприводы могут быть произведены в самых различных комплектациях. Эти устройства разделяют по принципу движения:

Вращательное

Представлено двумя вариациями: синхронной и асинхронной. Синхронный вариант помогает задать высокоточные параметры скорости вращения, углов поворота и ускорения. По сравнению с асинхронным скорость набирают быстрее, поэтому и стоят больше;

Асинхронный привод отличается способностью поддержания с большой точностью необходимой скорости даже в условиях низких оборотов.

Линейное

Также делится на два варианта: плоские и круглые. Двигатели данного типа развивают достаточно высокое ускорение (70 метров в секунду).

Ещё их выделяют по способу действия:

  • Электромеханические механизмы – формирование движений происходит за счёт электродвигателя с редуктором;
  • Электрогидромеханические – у них любое движение создаётся с участием системы поршня-цилиндра. В сравнении с электромеханическим приводом они обладают отличительно высоким быстродействием.

Параметры

Абсолютно любой сервопривод классифицируется по следующим параметрам:

Поворотная скорость представляет собой конкретный временной промежуток, необходимый для изменения позиции вала и зависима от определённого напряжения.

Поворотный угол выходного вала. Обычно этот параметр равен 180, 360.

Крутящий момент является самым важным параметром работы механизма и регулируется в зависимости от напряжения.

Управление сервопривода зависит от его типа – цифровой он или аналоговый.

Питание. Чаще всего в моделях используют напряжение, варьирующееся от 4.8 до 7.2 вольт.

Материал. Для изготовления редуктора могут использовать различные материалы. Для шестерней используют металл, карбон, пластик. Металл отличается большой устойчивостью в условиях динамических нагрузок, но не долговечен. Пластик долговечен, но не устойчив в динамических нагрузках.

Размер. По этому параметру приводы делят на микро-, стандартные и большие (существуют и другие размеры, но эти самые распространенные).

Принцип работы сервопривода

Рисунок 3. Принцип работы сервопривода

Движение редукторного выходного вала, который связан сервоприводом с шестернями, происходит за счёт работы электродвигателя. Для регулирования оборотов предназначен редуктор. Для управления необходимыми механизмами вал соединяется непосредственно с ними.

Его положение контролирует специальный датчик (на них основано всё устройство), который преобразует угол поворота в электро-сигналы. Такой датчик носит название энкодера. Во время поворота бегунка сопротивление энкодера изменяется. Это изменение пропорционально зависимо от угла поворота датчика. Благодаря этому принципу работы механизм можно зафиксировать в нужной позиции.

Для поддержания отрицательной обратной связи используется электронная плата, которая обрабатывает сигналы, приходящие от энкодера. Она сравнивает параметры и определяет запускать или остановить электродвигатель.

Управление

Для того чтобы серводвигатель мог функционировать в нём используют специальную систему, основанную на G-кодах. Упомянутые коды представлены набором управляющих команд, которые заложены в программе.

Например, в системе ЧПУ сервопривод контактирует с инверторами, способными изменять напряжение, которое соответствует входному, в обмотке электромотора.

Вся система серводвигателя управляется/контролируется блоком управления, из которого поступают различные команды, например, передвижения по оси Х или У. После подачи команды в инверторе создаётся определённое напряжение, питающее привод. Затем серводвигатель начинает своё круговое движение, связанное с главным исполнительным элементом механизма и энкодером.

Энкодер создаёт множество импульсов, которые подсчитываются блоком, осуществляемыми управление устройством. Для каждой позиции исполнительного элемента в программе установлено определённое количество импульсов. Так под их влиянием либо подаётся напряжение на моторчик, либо прекращается.

Преимущества и недостатки

Приятной особенностью сервоприводов является их достаточно малый размер и вес, что позволяет устанавливать их в различные конструкции с лёгкостью. Также они отличаются своей почти полностью бесшумной работой, что очень важно при использовании данных устройств на определённых участках. Любой сервопривод можно настроить персонально под свои конкретные задачи.

Благодаря сервоприводу можно осуществлять управление с отличительной большой точностью и стабильностью.

Из недостатков выделяется только сложность в их настройке и стоимости.

Подключение

Рисунок 4. Подключение сервопривода к системе Arduino

Подключение сервопривода осуществляется за счёт проводников в количестве трёх штук. Два проводника используются для подачи питания на электромотор, а оставшийся необходим для передачи сигналов от блока управления, которые приводят вал в нужную позицию.

Стоит отметить, что для того чтобы снизить вероятность огромных динамических нагрузок, которым может подвергаться электромотор, необходимо осуществлять как плавный разгон мотора, так и его торможение. Для этой цели создаются и используются более высокие по сложности микроконтроллеры, которые обеспечивают высокую точность в контроле и управлении положением рабочей детали.

Шаговый сервопривод

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 6 чел.
Средний рейтинг: 4.3 из 5.

Что такое серводвигатель

Серводвигатель – это специальный электродвигатель с отрицательной обратной связью, который предназначен для применения в станках с ЧПУ. Серводвигатели обладают достаточно высокими скоростными характеристиками, а также высокой точностью позиционирования.

Серводвигатель – это неприхотливый рабочий элемент, который входит в состав промышленного оборудования. При правильной эксплуатации серводвигатель способен работать 24 часа в сутки.

История серводвигателя

Современные серводвигатели соединили в себе все достижения научно-технического инновационного прогресса, поэтому способны развивать огромные скорости вращения при весьма высокой мощности. Большой диапазон регулировки вращения вала серводвигателя средствами программного обеспечения при существенном ускорении или торможении, делает это оборудование просто незаменимым для применения в станках или поточных линиях и многих других конструкциях.

Сравнение шаговых двигателей и серводвигателей

Как известно серводвигатели сочетают в себе достаточно большую мощность и компактность. Однако данные моторы могут функционировать, только если в наличии имеется электронный блок. Связка сервомотора и электронного управляющего модуля именуется – сервоприводом. Одно из основных достоинств сервомоторов перед ШД (шаговыми двигателями), это, безусловно, плавностью хода. Присутствие обратной связи создает условия для точного позиционирования положения, а также скорости вращения вала сервомотора.

Отличие шаговых двигателей

Как правило, шаговые двигатели для управления их работой тоже требуют наличия электронных блоков, однако в отличие от сервомоторов они не требуют обратной связи и функционируют в своем дискретном режиме. Непосредственно сам шаговый двигатель – это электродвигатель особой конструкции, который преобразует задающие ему импульсы в дискретное перемещение с определенным количеством шагов.

В целом же, шаговые двигатели применяются в тех случаях, когда за счет полного отсутствия модуля обратной связи требуется уменьшить стоимость привода. По принципу работы, серводвигатели с шаговыми электромоторами во многом схожи и в некоторых случаях даже могут использовать стандартные электронные устройства.

Применение шаговых двигателей

Шаговые двигатели можно использовать в современных наукоемких устройствах, потому как точность их функционирования достаточно высока. Поэтому, даже, несмотря на интенсивность реализовываемых функций, в работе они неприхотливы, долговечны и очень надежны. Шаговые электродвигатели интегрируются в различные системы автоматизации производства, например, начиная от станков с ЧПУ (числовым программным управлением) и оканчивая аналитическими приборами.

Если нет потребности в слишком высокой точности работы исполняющего механизма и плавности движения при «не» больших скоростях подачи, то приобретение дискретного устройства позволит существенно сократить расходы на оборудование, тем самым сэкономив средства, потому как стоимость шагового двигателя вместе с управляющим блоком, существенно ниже сервопривода.

Шаговые двигатели относятся к типу безколлекторного оборудования постоянного тока. Поэтому, как и любые двигатели, где отсутствует коллектор, они обладают достаточно высокой надежностью и значительным сроком службы. По сравнению с традиционным включением двигателей постоянного тока, шаговые двигатели требуют присутствия электронных схем коммутации специальных обмоток во время работы. Шаговый двигатель, это весьма и весьма дорогое устройство, поэтому если точность позиционирования не значительна, в место них целесообразней всего использовать обычные коллекторные двигатели.

что это такое, устройство, принцип работы, виды

Вряд ли сегодня кого-то можно удивить тем количеством электрических приборов, которые окружают человека в повседневной жизни. Многие из которых давно взяли на себя часть человеческого труда и обязанностей. Повсеместная автоматизация процессов охватила самые разнообразные отрасли, начиная автомобилестроением, и заканчивая устройствами в быту. Львиную долю нагрузки относительно автоматического управления параметрами работы  умных машин берет на себя сервопривод.

Что такое сервопривод?

Под сервоприводом следует понимать такое устройство, которое обеспечивает возможность управления рабочим органом посредством обратной связи. Само название произошло от латинского servus, что в переводе означает помощник. Изначально сервопривод использовался в качестве вспомогательного оборудования для различных станков, машин и механизмов. Однако с развитием технологий и постоянно растущей необходимостью повышать точность электронных устройств им начали отводить куда более значимую роль.

Устройство и принцип работы

Рис. 1. Устройство сервопривода

Устройство и принцип работы каждого сервопривода может кардинально отличаться от других моделей. Однако в качестве примера мы рассмотрим наиболее актуальные варианты.

Конструктивно он может состоять из:

  • Привода – устройства, приводящего в движение рабочий орган. Может выполняться посредством синхронного или асинхронного двигателя, пневмоцилиндра и т.д.
  • Передаточный механизм – система шестеренчатой кривошипной или другой передачи, редуктор.
  • Рабочий элемент – управляет перемещением в пространстве, непосредственно вал редуктора, передаточный механизм и т.д.
  • Датчик – сигнализирует о достигнутом положении и передает информацию по каналу обратной связи.
  • Блок питания – может применяться в случае прямого подключения сервопривода к сети, где требуется преобразование уровня и типа напряжения.
  • Блок управления – осуществляет подачу управляющих сигналов на сервомотор для передвижения или корректировки места положения. Для этого применяются микропроцессоры, микроконтроллеры и т.д. К примеру, очень популярна плата Arduino.

Принцип действия заключается в подаче управляющего импульса на асинхронный или синхронный двигатель, который начинает вращаться, пока рабочий орган не окажется в нужной позиции. Как только будет достигнуто установленное положение, на датчике обратной связи появится нужный сигнал, который, перейдя на блок управления, прекратит питание электромеханического устройства. Движение сервопривода прекратится до появления новых электрических сигналов.

Далее начнется новый цикл работы устройства, число команд и последовательность их выполнения определяется заложенной программой.

Сравнение с шаговым двигателем

Рис. 2. Сравнение с сервопривода с шаговым двигателем

Вполне вероятно вы могли слышать, что та же функция часто выполняется шаговыми двигателями, однако между этими двумя устройствами имеется существенное отличие. Шаговый привод действительно осуществляет точное  позиционирование объекта за счет четкого числа подаваемых на электрическую машину импульсов, они достаточно тихоходны и не создают лишнего шума. В остальном сервоприводы обладают рядом весомых преимуществ по сравнению с шаговыми электродвигателями:

  • Могут использовать для привода любой тип электрической машины – синхронный, асинхронный, электродвигатель постоянного тока и т.д.
  • Точность механического привода не зависит от износа деталей, появления люфтов, термических и механических изменений конструктивных элементов.
  • Диагностирование неисправностей происходит моментально за счет обратной связи.
  • Скорость вращения – любой обычный электродвигатель вращается быстрее шагового привода.
  • Экономичность – вращение вала у шаговой электрической машины осуществляется при максимально допустимом напряжении питания, чтобы обеспечить максимальный момент.

Но кроме перечисленных преимуществ есть ряд позиций, по которым сервопривод уступает шаговому двигателю:

  • Сложность системы управления и необходимость реализации ее работы – шаговый двигатель контролируется обычным счетчиком числа импульсов.
  • Необходимость контролировать как частоту вращения, так и принимать меры для принудительного затормаживания в нужной точке – это приводит к дополнительным затратам энергии, программных и механических ресурсов.
  • Обязательно используется дополнительный измерительный блок, контролирующий положение рабочего органа.
  • Сервопривод обладает значительно большей стоимостью, поэтому применение шагового двигателя обходится дешевле.

Назначение

Рис. 3. Область применения

Сервопривод используется в самых различных направлениях науки и техники, где электрический привод, помимо функции вращения каких-либо элементов, должен выполнить и точное позиционирование. На практике они повсеместно используются в ЧПУ станках, автоматических задвижках, электронных клапанах, заводских станках с программным управлением, робототехнике.

В бытовых системах сервомоторы устанавливаются в системах отопления для регулировки подачи теплоносителя, топлива, управления нагревательным элементом, контроля переключения между центральными и автономными системами энергетических ресурсов и т.д. В автомобилях их используют для отпирания, запирания багажника, электронных блокировок.

Разновидности

За счет многолетнего развития сервоприводов сегодня можно встретить самые различные виды устройства. Поэтому мы рассмотрим наиболее распространенные критерии разделения.

По типу привода:

  • асинхронные сервоприводы – получаются дешевле, чем с  синхронным электродвигателем, могут обеспечить точность даже при низких оборотах выходного вала;
  • синхронные – более дорогой вариант, но быстрее разгоняется, что повышает скорость выполнения операций;
  • линейные – не используют классических электрических моторов, но способны развивать большое ускорение.

По принципу действия выделяют:

  • электромеханический сервопривод – движение обеспечивается электрической машиной и шестеренчатым редуктором;
  • гидромеханический серводвигатель – движение осуществляется при помощи поршневого цилиндра, обладают значительно большей скоростью перемещения;

По материалу передаточного механизма:

  • полимерные – износоустойчивые и легкие, но плохо переносят большие механические нагрузки;
  • металлические – наиболее тяжелый вариант, относительно быстро изнашиваются, но могут выдерживать любые нагрузки;
  • карбоновые – имеют средние характеристики по прочности и износоустойчивости, в сравнении с двумя предыдущими, но имеют более высокую стоимость.
Рис. 4. По материалу шестерней

По типу вала двигателя:

  • с монолитным ротором – тяжелые сервоприводы, создают вибрацию при вращении;
  • с полым ротором – самые легкие модели, быстро реагируют на команды и набирают обороты, их легче контролировать;
  • с бесколлекторным ротором – не имеют подвижных контактов, которые создают дополнительное сопротивление вращению, наиболее дорогой вариант.
Рис. 5. По типу вала

Технические характеристики

При выборе конкретной модели сервопривода необходимо руководствоваться основными техническими параметрами, которые изготовитель указывает в паспорте устройства.

Наиболее значимыми характеристиками сервомотора являются:

  • Усилие на валу серводвигателя – определяет механический момент и способность перемещать определенный вес, создавать усилие при резке, фрезеровке и т.д.
Рис. 6. Усилие на валу
  • Скорость вращения – показывает, сколько поворотов вала может совершить устройство за единицу времени.
  • Величина питающего напряжения – чаще всего электроснабжение сервопривода выполняется постоянным током, хотя встречаются модели и с переменным током выходного напряжения. Подключение питания к сервоприводу осуществляется тремя проводами: питающим, управляющим и общим.
  • Угол вращения сервопривода – поворот выходного элемента, как правило, выпускается на 180° и 360°.
  • Скорость поворота – подразделяется на сервоприводы с постоянным вращением и с переменной частотой.

Способы управления

Рис. 7. Способ управления сервоприводом

По способу управления могут быть аналоговые или цифровые сервоприводы, первый из них подает сигналы с разной частотой, которая задается специальной микросхемой, контролирующей работу устройства. Цифровые сервоприводы, в свою очередь, отличаются наличием процессора, который принимает команды и реализует их в качестве различных режимов работы на приводе.

Их практическое отличие заключается в наличии мертвых зон у аналоговых способов,  цифровые лишены этого недостатка, к тому же они быстрее реагируют на изменения и обладают большей точностью. Однако цифровой способ управления имеет большую себестоимость и на свою работу он расходует больше электроэнергии.

На рисунке 8 приведен пример управления сервоприводом с помощью подаваемых импульсов:

Рис. 8. Схема управления сервоприводом

Как видите на рисунке, сигнал поступает к генератору опорных импульсов (ГОП), подключенному к потенциометру. Далее сигнал поступает на компаратор (К), сравнивающий величины на выходе схемы и поступающие от датчика на рабочем органе. После этого прибор управления мостом (УМ) открывает нужную пару транзисторов моста для вращения вала мотора (М) по часовой или против часовой стрелки, также может задавать усилие за счет полного или частичного открытия перехода.

Преимущества и недостатки

К преимуществам сервопривода следует отнести:

  • Универсальность устройства – может с легкостью устанавливаться в самые различные приборы, так как технические особенности редко влияют на конечный результат.
  • Может реализовать широкий спектр крутящего момента за счет использования редуктора и изменения передаточного числа.
  • Обладает большим ускорением, что значительно повышает продуктивность и сокращает сроки выполнения работы.
  • Точное выставление позиции благодаря проверке места положения на датчике.
  • Не боится перегрузок, что увеличивает срок службы, позволяет работать и в аварийных ситуациях.

К недостаткам следует отнести:

  • Относительно большую стоимость – наличие обратной связи, датчиков и прочего вспомогательного оборудования обуславливает повышение себестоимости сервопривода.
  • Износ передаточного механизма – в значительной мере ухудшает точность и эффективность, требует замены.
  • Более сложная настройка работы – требует изменения параметров программного обеспечения или полной замены сервопривода.

подключение, управление, примеры работы [Амперка / Вики]

Познакомимся поближе с сервоприводами. Рассмотрим их разновидности, предназначение, подсказки по подключению и управлению.

Что такое сервопривод?

Сервопривод — это мотор с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервомотором является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик положения и плату управления.

Простыми словами, сервопривод — это механизм с электромотором, который может поворачиваться в заданный угол и удерживать текущее положение.

Элементы сервопривода

Рассмотрим составные части сервопривода.

Электромотор с редуктором

За преобразование электричества в механический поворот в сервоприводе отвечает электромотор. В асинхронных сервоприводах установлен коллекторный мотор, а в синхронных — бесколлекторный.

Однако зачастую скорость вращения мотора слишком большая для практического использования, а крутящий момент — наоборот слишком слабый. Для решения двух проблем используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, вращается выходной вал — конечная шестерня редуктора, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять.

Позиционер

Для контроля положения вала, на сервоприводе установлен датчик обратной связи, например потенциометр или энкодер. Позиционер преобразует угол поворота вала обратно в электрический сигнал.

Плата управления

За всю обработку данных в сервоприводе отвечает плата управления, которая сравнивает внешнее значения с микроконтроллера со показателем датчика обратной связи, и по результату соответственно включает или выключает мотор.

Выходной вал

Вал — это часть редуктора, которая выведена за пределы корпуса мотора и непосредственно приводиться в движение при подаче управляющих сигналов на сервопривод. В комплектации сервомоторов идут качельки разных формфакторов, которые одеваются на вал сервопривода для дальнейшей коммуникации с вашими задумками. Не рекомендуем прилагать к валу нагрузки, которые больше крутящего момента сервопривода. Это может привести к разрушению редуктора.

Выходной шлейф

Для работы сервопривода его необходимо подключить к источнику питания и к управляющей плате. Для коммуникации от сервопривода выходит шлейф из трёх проводов:

  • Красный — питание сервомотора. Подключите к плюсовому контакту источнику питания. Значения напряжение смотрите в характеристиках конкретно вашего сервопривода.

  • Чёрный — земля. Подключите к минусовому контакту источника питания и земле микроконтроллера.

  • Жёлтый — управляющий сигнал. Подключите к цифровому пину микроконтроллера.

Если сервопривод питается напряжением от 5 вольт и потребляет ток менее 500 мА, то есть возможность обойтись без внешнего источника питания и подключить провод питания сервомотора непосредственно к питанию микроконтроллера.

Управление сервоприводом

Алгоритм работы

  1. Сервопривод получает на вход управляющие импульсы, которые содержат:

    1. Для простых сервоприводов: значение угла поворота.

    2. Для сервоприводов постоянного вращения: значения скорости и направления вращения.

  2. Плата управления сравнивает это значение с показанием на датчике обратной связи.

  3. На основе результата сравнения привод производит некоторое действие: например, поворот, ускорение или замедление так, чтобы значение с внутреннего датчика стало как можно ближе к значению внешнего управляющего параметра.

Интерфейс управления

Чтобы указать сервоприводу желаемое состояние, по сигнальному проводу необходимо посылать управляющий сигнал — импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

То, какое положение должен занять сервопривод, зависит от длины импульсов. Когда сигнал от микроконтроллера поступает в управляющую схему сервопривода, имеющийся в нём генератор импульсов производит свой импульс, длительность которого определяется через датчик обратной связи. Далее схема сравнивает длительность двух импульсов:

  • Если длительность разная, включается электромотор с направлением вращения определяется тем, какой из импульсов короче.

  • Если длины импульсов равны, электромотор останавливается.

Для управления хобби-сервоприводами подают импульсы с частотой 50 Гц, т.е. период равен 20 мс:

  • 1540 мкс означает, что сервопривод должен занять среднее положение.

  • 544 мкс — для 0°

  • 2400 мкс — для 180°.

Обратите внимание, что на вашем конкретном устройстве заводские настройки могут оказаться отличными от стандартных. Некоторые сервоприводы используют ширину импульса 760 мкс. Среднее положение при этом соответствует 760 мкс, аналогично тому, как в обычных сервоприводах среднему положению соответствует 1520 мкс.

Это всего лишь общепринятые длины. Даже в рамках одной и той же модели сервопривода может существовать погрешность, допускаемая при производстве, которая приводит к тому, что рабочий диапазон длин импульсов отличается. Для точной работы каждый конкретный сервопривод должен быть откалиброван: путём экспериментов необходимо подобрать корректный диапазон, характерный именно для него.

Часто способ управления сервоприводами называют PWM (Pulse Width Modulation) или PPM (Pulse Position Modulation). Это не так, и использование этих способов может даже повредить привод. Корректный термин — PDM (Pulse Duration Modulation) в котором важна длина импульсов, а не частота.

Характеристики сервопривода

Рассмотрим основные характеристики сервоприводов.

Крутящий момент

Момент силы или крутящий момент показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины. Если крутящий момент сервопривода равен 5 кг×см, то это значит, что сервопривод удержит на весу в горизонтальном положении рычаг длины 1 см, на свободный конец которого подвесили 5 кг. Или, что эквивалентно, рычаг длины 5 см, к которому подвесили 1 кг.

Скорость поворота

Скорость сервопривода — это время, которое требуется выходному валу повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё можно вычислить скорость в оборотах в минуту, но так сложилось, что при описании сервоприводов чаще всего используют именно интервал времени за 60°.

Форм-фактор

Сервоприводы различаются по размерам. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов.

Форм-фактор Вес Размеры
Микро 8-25 г 22×15×25 мм
Стандартный 40-80 г 40×20×37 мм
Большой 50-90 г 49×25×40 мм

Внутренний интерфейс

Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Так в чём же их отличия, достоинства и недостатки?

Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые, различаются они лишь внутренней управляющей электроникой. Вместо специальной микросхемы аналогового сервопривода у цифрового собрата можно заметить на плате микропроцессор, который принимает импульсы, анализирует их и управляет мотором. Таким образом, в физическом исполнении отличие лишь в способе обработки импульсов и управлении мотором.

Оба типа сервопривода принимают одинаковые управляющие импульсы. После этого аналоговый сервопривод принимает решение, надо ли изменять положение, и в случае необходимости посылает сигнал на мотор. Происходит это обычно с частотой 50 Гц. Таким образом получаем 20 мс — минимальное время реакции. В это время любое внешнее воздействие способно изменить положение сервопривода. Но это не единственная проблема. В состоянии покоя на электромотор не подаётся напряжение, в случае небольшого отклонения от равновесия на электромотор подаётся короткий сигнал малой мощности. Чем больше отклонение, тем мощнее сигнал. Таким образом, при малых отклонениях сервопривод не сможет быстро вращать мотор или развивать большой момент. Образуются «мёртвые зоны» по времени и расстоянию.

Эти проблемы можно решать за счёт увеличения частоты приёма, обработки сигнала и управления электромотором. Цифровые сервприводы используют специальный процессор, который получает управляющие импульсы, обрабатывает их и посылает сигналы на мотор с частотой 200 Гц и более. Получается, что цифровой сервопривод способен быстрее реагировать на внешние воздействия, быстрее развивать необходимые скорость и крутящий момент, а значит, лучше удерживать заданную позицию, что хорошо. Конечно, при этом он потребляет больше электроэнергии. Также цифровые сервоприводы сложнее в производстве, а потому стоят заметно дороже. Собственно, эти два недостатка — все минусы, которые есть у цифровых сервоприводов. В техническом плане они безоговорочно побеждают аналоговые сервоприводы.

Материалы шестерней

Шестерни для сервоприводов бывают из разных материалов: пластиковые, карбоновые, металлические. Все они широко используются, выбор зависит от конкретной задачи и от того, какие характеристики требуются в установке.

Пластиковые, чаще всего нейлоновые, шестерни очень лёгкие, не подвержены износу, более всего распространены в сервоприводах. Они не выдерживают больших нагрузок, однако если нагрузки предполагаются небольшие, то нейлоновые шестерни — лучший выбор.

Карбоновые шестерни более долговечны, практически не изнашиваются, в несколько раз прочнее нейлоновых. Основной недостатой — дороговизна.

Металлические шестерни являются самыми тяжёлыми, однако они выдерживают максимальные нагрузки. Достаточно быстро изнашиваются, так что придётся менять шестерни практически каждый сезон. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и по цене. К сожалению, они обойдутся вам достаточно дорого.

Коллекторные и бесколлекторные моторы

Существует три типа моторов сервоприводов: обычный мотор с сердечником, мотор без сердечника и бесколлекторный мотор.

Обычный мотор с сердечником (справа) обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Ротор имеет несколько секций, поэтому когда мотор вращается, ротор вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов, а в результате получается сервопривод, который вибрирует и является менее точным, чем сервопривод с мотором без сердечника. Мотор с полым ротором (слева) обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не имеет секций, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, вращающего момента и скорости по сравнения со стандартными.

Сервоприводы с бесколлекторным мотором появились сравнительно недавно. Преимущества те же что и у остальных бесколлекторных моторов: нет щёток, а значит они не создают сопротивление вращению и не изнашиваются, скорость и момент выше при токопотреблении равном коллекторным моторам. Сервоприводы с бесколлекторным мотором — самые дорогие сервоприводы, однако при этом они обладают лучшими характеристиками по сравнению с сервоприводами с другими типами моторов.

Сервопривод постоянного вращения

Сервоприводы обычно имеют ограниченный угол вращения 180 градусов, их так и называют «сервопривод 180°».

Но существуют сервоприводы с неограниченным углом поворота оси. Это сервоприводы постоянного вращения или «сервоприводы 360°».

Сервопривод постоянного вращения можно управлять с помощью библиотек Servo или Servo2. Отличие заключается в том, что функция Servo.write(angle) задаёт не угол, а скорость вращения привода:

Функция Arduino Сервопривод 180° Сервопривод 360°
Servo.write(0) Крайне левое положение Полный ход в одном направлении
Servo.write(90) Середнее положение Остановка сервопривода
Servo.write(180) Крайне правое положение Полный ход в обратном направлении

Для иллюстрации работы с сервами постоянного вращения мы собрали двух мобильных ботов — на Arduino Uno и Iskra JS. Инструкции по сборке и примеры скетчей смотрите в статье собираем ИК-бота.

Примеры работы с Arduino

Схема подключения

Многие сервоприводы могут быть подключены к Arduino непосредственно. Для этого от них идёт шлейф из трёх проводов:

  • красный — питание; подключается к контакту 5V или напрямую к источнику питания

  • коричневый или чёрный — земля

  • жёлтый или белый — сигнал; подключается к цифровому выходу Arduino.

Для подключения к Arduino будет удобно воспользоваться платой-расширителем портов, такой как Troyka Shield. Хотя с несколькими дополнительными проводами можно подключить серву и через breadboard или непосредственно к контактам Arduino.

Можно генерировать управляющие импульсы самостоятельно, но это настолько распространённая задача, что для её упрощения существует стандартная библиотека Servo.

Ограничение по питанию

Обычный хобби-сервопривод во время работы потребляет более 100 мА. При этом Arduino способно выдавать до 500 мА. Поэтому, если вам в проекте необходимо использовать мощный сервопривод, есть смысл задуматься о выделении его в контур с дополнительным питанием.

Рассмотрим на примере подключения 12V сервопривода:

Ограничение по количеству подключаемых сервоприводов

На большинстве плат Arduino библиотека Servo поддерживает управление не более 12 сервоприводами, на Arduino Mega это число вырастает до значения 48. При этом есть небольшой побочный эффект использования этой библиотеки: если вы работаете не с Arduino Mega, то становится невозможным использовать функцию analogWrite() на 9 и 10 контактах независимо от того, подключены сервоприводы к этим контактам или нет. На Arduino Mega можно подключить до 12 сервоприводов без нарушения функционирования ШИМ/PWM, при использовании большего количества сервоприводов мы не сможем использовать analogWrite() на 11 и 12 контактах.

Пример использования библиотеки Servo

servo_example.ino
// подключаем библиотеку для работы с сервоприводами
#include <Servo.h> 
// создаём объект для управления сервоприводом
Servo myservo;
 
void setup() 
{
  // подключаем сервопривод к 9 пину 
  myservo.attach(9);
} 
 
void loop() 
{
  // устанавливаем сервопривод в серединное положение
  myservo.write(90);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее левое положение  
  myservo.write(0);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее правое положение
  myservo.write(180);
  delay(500);
} 

По аналогии подключим 2 сервопривода

2servo_example.ino
// подключаем библиотеку для работы с сервоприводами
#include <Servo.h> 
// создаём объекты для управления сервоприводами
Servo myservo1;
Servo myservo2;
 
void setup() 
{
  // подключаем сервоприводы к 11 и 12 пину 
  myservo1.attach(11);
  myservo2.attach(12);
} 
 
void loop() 
{
  // устанавливаем сервопривод в серединное положение
  myservo1.write(90);
  myservo2.write(90);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее левое положение  
  myservo1.write(0);
  myservo2.write(0);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее правое положение
  myservo1.write(180);
  myservo2.write(180);
  delay(500);
}

Библиотека Servo не совместима с библиотекой VirtualWire для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц.

Альтернативная библиотека Servo2

Библиотеки для управления сервоприводами (Servo) и для работы с приёмниками / передатчиками на 433 МГц VirtualWire используют одно и то же прерывание. Это означает, что их нельзя использовать в одном проекте одновременно. Существует альтернативная библиотека для управления сервомоторами — Servo2.

Все методы библиотеки Servo2 совпадают с методами Servo.

Пример использования библиотеки Servo

servo2_example.ino
// подключаем библиотеку для работы с сервоприводами
// данная библиотека совместима с библиотекой «VirtualWire»
// для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц
#include <Servo2.h> 
// создаём объект для управления сервоприводом
Servo2 myservo;
 
void setup() 
{
  // подключаем сервопривод к 9 пину 
  myservo.attach(9);
} 
 
void loop() 
{
  // устанавливаем сервопривод в серединное положение
  myservo.write(90);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее левое положение  
  myservo.write(0);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее правое положение
  myservo.write(180);
  delay(500);
} 

Примеры работы с Espruino

Примеры работы с Raspberry Pi

Вывод

Сервоприводы бывают разные, одни получше — другие подешевле, одни надёжнее — другие точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит иметь в виду, что он может не обладать лучшими характеристиками, главное, чтобы подходил для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

Ресурсы

что это такое, принцип работы, виды, для чего используется

Принцип действия

Работа устройства происходит по принципу обратного взаимодействия с системными сигналами. Сервопривод в определенный момент времени получает входящие параметры регулирующего значения и поддерживает его на выходе производимого элемента.


Конструкция устройства

Механизм подобного типа обычно имеет следующие составляющие:

  1. Привод - электрический мотор с редуктором или похожие устройства. Необходим для уменьшения скорости движения, если она слишком большая.
  2. Датчик обратной связи или потенциометр, меняющий угол поворота вала.
  3. Блок, отвечающий за управление и питание.
  4. Вход или конвертер.

В принципе работы самого простого варианта лежит схема обрабатывания значений, исходящих от датчика обратной связи и настраиваемых входящих сигналов для подачи напряжения необходимой полярности на двигатель. Сложные устройства, работающие с использованием микросхем, учитывают инерцию, обеспечивая ровный период разгона или торможения, что помогает уменьшить уровень нагрузок и добиться точной синхронизации показателей.

Разновидности

Различают два вида сервоприводов:

  1. Синхронные – задают темп скорости вращения двигателя и другие параметры, быстрее достигая указанной скорости вращения.
  2. Асинхронные – способны сохранять работу двигателя даже при низких оборотах.

Также устройства разделяют на электромеханические и электрогидромеханические по особенностям конструкции и принципу работы.

Основные характеристики

Механизмы имеют ряд параметров, характеризующих их работу:

  1. Усиление на валу оказывает прямое влияние на крутящий момент. Это значение является одной из ключевых характеристик, в паспорте устройства может указываться несколько параметров для различных величин напряжения.
  2. Скорость поворота также имеет важное значение в работе механизма. Обычно указывается в параметре времени – необходимо, чтобы выходной вал изменил свое направление на 60 градусов.
  3. Указывается тип устройств - цифровой или аналоговый. Цифровые управляются при помощи кодовых команд, которые последовательно передаются через интерфейс. Аналоговые управляются через подачу разных частот, параметры которых задаются определенным образом.
  4. Питание может быть различным, но у большинства таких агрегатов оно находится в диапазоне 4,8-7,2 вольта.
  5. Угол поворота. Обычно это значение в 180 или 360 градусов.
  6. Сервопривод может быть переменного или постоянного вращения.

Имеет значение материал изготовления. Детали могут быть металлическими, пластиковыми, либо в комбинированном составе.

Управление серводвигателем

К устройству по присоединенному к нему проводу подается управляющий сигнал, представляющий собой импульсы постоянной частоты и переменной ширины. При подаче сигнала в проводимую схему генератор производит свой импульс, размер которого устанавливается с помощью потенциометра. Другая часть схемы проводит анализ всех поступаемых сигналов, и если он разный, то происходит включение сервопривода. Если размеры импульсов равнозначные, электромотор отключается.


Серводвигатели отличаются своим разнообразием по конструкции и принципу действия. Модели бывают со щетками и без щеток. Первая категория представлена двигателями постоянного тока. Устройства, имеющие щетки, более разнообразны – к ним относятся шаговые двигатели и работающие от переменного тока. Последняя группа делится еще на два вида - синхронные и асинхронные. Синхронные двигатели, в зависимости от особенностей работы, могут быть вращающимися или линейными.

В работе моторов также используется сервоусилитель – это элемент конструкции, который обеспечивает подачу питания и управление двигателем с постоянными магнитами. Может работать при необходимости и в автономном режиме, при помощи специальной программы, которая предварительно загружается в память устройства.

Агрегаты, гарантирующие высокую точность работы, являются весьма востребованными. Подобные двигатели широко применяются в различных сферах промышленности, всевозможных станках и оборудовании, автомобилестроении.


Область применения

В данный момент сервоприводы получили достаточно широкое распространение. Их можно встретить в точных приборах, автоматах, производящих различные платы, программируемых станках, промышленных роботах и других механизмах. Большую популярность приводы такого типа приобрели в авиамодельной сфере за счет эффективного расхода энергии и равномерного движения.

Сервоприводы меняются и развиваются. В самом начале появления они обладали коллекторными моторами с обмотками на роторе. Постепенно число обмоток выросло, также увеличилась и скорость вращения и разгона. Позже обмотки начали располагаться снаружи магнита, что также способствовало повышению эффективности работы. Дальнейшие усовершенствования позволили отказаться от коллектора, стали использоваться постоянные магниты ротора. Наиболее популярны сейчас сервоприводы, которые работают от программируемого контроллера. Это дает возможность создавать приборы высокой точности и современную технику.

Возможность достижения высокой точности часто становится решающим фактором для применения сервопривода. Кроме того, благодаря новым цифровым разработкам, позволяющим предусмотреть различные способы связи с объектами, система использует компьютер для управления и настройки, что значительно упрощает работу.

В различных сферах также используются серводвигатели. Они могут перемещать выходной вал в заданное положение и удерживать его автоматически. Также помогут придать движение какому-либо механизму, координируемому вращениями вала. Для мотора важными параметрами являются равномерность и тональность движения, эффективность затрачиваемой энергии.

Сервоприводы. Виды и устройство. Характеристики и применение

Сервоприводы и механизмы оснащены датчиком, который отслеживает определенный параметр, например усилие, положение или скорость, а также управляющий блок в виде электронного устройства. Задачей этого устройства является поддержание необходимых параметров в автоматическом режиме во время функционирования устройства, в зависимости от вида поступающего сигнала от датчика в определенные периоды времени.

Виды сервоприводов

При необходимости создания управления несколькими группами сервоприводов используют контроллеры с ЧПУ, которые собраны на схемах программируемых логических контроллеров. Такие сервоприводы способны обеспечить крутящий момент 50 Н*м, мощностью до 15 киловатт.

Синхронные способны задать скорость вращения электродвигателя с большой точностью, так же как ускорение и угол поворота. Синхронные виды приводов могут быстро достигать номинальной скорости вращения.

Асинхронные способны точно выдерживать скорость даже на очень низких оборотах.

Сервоприводы принципиально разделяют на электромеханические и электрогидромеханические. Электромеханические приводы состоят из редуктора и электродвигателя. Но их быстродействие оказывается намного меньше. В электрогидромеханических приводах движение создается путем движения поршня в цилиндре, вследствие чего быстродействие оказывается на очень высоком уровне.

Устройство и работа

От обычного электродвигателя сервопривод отличается тем, что можно задать точное положение вала в градусах. Сервоприводы – это любые механические приводы, которые включают в себя датчик некоторого параметра и блок управления, который способен автоматически поддерживать требуемые параметры, соответствующие определенным внешним значениям.


1 — Шестерни редуктора
2 — Выходной вал
3 — Подшипник
4 — Нижняя втулка
5 — Потенциометр
6 — Плата управления
7 — Винт корпуса
8 — Электродвигатель постоянного тока
9 — Шестерня электродвигателя

Для преобразования электрической энергии в механическое движение, необходим электродвигатель. Приводом является редуктор с электродвигателем. Редуктор требуется для снижения скорости двигателя, так как скорость слишком большая для применения. Редуктор состоит из корпуса, в котором расположены валы с шестернями, способными преобразовывать и передавать крутящий момент.

Путем запуска и останова электродвигателя можно приводить в движение выходной вал редуктора, который связан с шестерней сервопривода. К валу можно присоединять устройство или механизм, которым требуется управлять. Кроме этого для контроля положения вала требуется наличие датчика обратной связи. Этот датчик может преобразовать угол поворота снова в сигнал электрического тока.

Такой датчик получил название энкодера. В качестве энкодера может применяться потенциометр. Если бегунок потенциометра поворачивать, то будет изменяться его сопротивление. Значение этого сопротивления прямо пропорционально зависит от угла поворота потенциометра. Таким образом, есть возможность добиться установки определенного положения механизма.

Кроме выше названного потенциометра, редуктора и электродвигателя, сервоприводы оснащены электронной платой, которая обрабатывает поступающий сигнал внешнего значения параметра от потенциометра, сравнивает, и в соответствии с результатом сравнения запускает или останавливает электродвигатель. Другими словами эта электронная начинка отвечает за поддержку отрицательной обратной связи.

Подключение сервопривода осуществляется тремя проводниками, два из которых подают питание напряжением электродвигателя, а по третьему проводнику поступает сигнал управления, с помощью которого выполняется установка положения вала двигателя.

Кроме электродвигателя, играть роль привода может и другой механизм, например пневматический цилиндр со штоком. В качестве датчика обратной связи применяют также датчики поворота угла, либо датчик Холла. Управляющий блок является сервоусилителем, частотным преобразователем, индивидуальным инвертором. Он может содержать также и датчик сигнала управления.

При необходимости создания плавного торможения или разгона для предотвращения чрезмерных динамических нагрузок двигателя, выполняют схемы более сложных микроконтроллеров управления, которые могут контролировать позицию рабочего элемента намного точнее. Подобным образом выполнено устройство привода установки позиции головок в компьютерных жестких дисках.

Характеристики сервоприводов
Основные параметры, которые характеризуют сервоприводы:
  • Усилие на валу. Этот параметр является крутящим моментом. Это наиболее важный параметр сервопривода. В паспортных данных чаще всего указывается несколько значений момента для разных величин напряжения.
  • Скорость поворота также является важной характеристикой. Она указывается в эквиваленте времени, необходимом для изменения позиции выходного вала привода на 60 градусов. Этот параметр также могут указывать для нескольких значений напряжения.
  • Тип сервоприводов бывает аналоговый или цифровой.
  • Питание. Основная часть сервоприводов функционирует на напряжении 4,8-7,2 вольта. Питание подается чаще всего по трем проводникам: белый – сигнал управления, красный – напряжение работы, черный – общий провод.
  • Угол поворота – это наибольший угол, на который выходной вал способен повернуться. Чаще всего этот параметр равен 180 или 360 градусов.
  • Постоянного вращения. При необходимости обычный сервопривод можно модернизировать для постоянного вращения.
  • Материал изготовления редуктора сервоприводов бывает различным: карбон, металл, пластик, либо комбинированный состав. Шестерни, выполненные из пластика, не выдерживают ударных нагрузок, однако обладают высокой износостойкостью. Карбоновые шестерни намного прочнее пластмассовых, но имеют высокую стоимость. Шестерни из металла способны выдержать значительные нагрузки, падения, но имеют низкую износостойкость. Выходной вал редуктора устанавливают по-разному на разных моделях: на втулках скольжения, либо на шариковых подшипниках.
 
Преимущества
  • Легкость и простота установки конструкции.
  • Безотказность и надежность, что важно для ответственных устройств.
  • Не создают шума при эксплуатации.
  • Точность и плавность передвижений достигается даже на малых скоростях. В зависимости от поставленной задачи разрешающая способность может настраиваться работником.
Недостатки
  • Сложность в настройке.
  • Повышенная стоимость.
Применение

Сервоприводы в настоящее время используются достаточно широко. Так, например, они применяются в различных точных приборах, промышленных роботах, автоматах по производству печатных плат, станках с программным управлением, различные клапаны и задвижки.

Наиболее популярными стали быстродействующие приводы в авиамодельном деле. Серводвигатели имеют достоинство в эффективности расхода электрической энергии, а также равномерного движения.

В начале появления серводвигателей использовались коллекторные трехполюсные моторы с обмотками на роторе, и с постоянными магнитами на статоре. Кроме этого, в конструкции двигателя был узел с коллектором и щетками. Далее, по мере технического прогресса число обмоток двигателя увеличилось до пяти, а момент вращения возрос, так же как и скорость разгона.

Следующим этапом развития серводвигателей было расположение обмоток снаружи магнитов. Этим снизили массу ротора, уменьшили время разгона. При этом стоимость двигателя увеличилась. В результате дальнейшего проектирования серводвигателей было решено отказаться от наличия коллектора в устройстве двигателя. Стали применяться двигатели с постоянными магнитами ротора. Мотор стал без щеток, эффективность его возросла вследствие увеличения крутящего момента, скорости и ускорения.

В последнее время наиболее популярными стали сервомоторы, работающие от программируемого контроллера (Ардуино). Вследствие этого открылись большие возможности для проектирования точных станков, роботостроения, авиастроения (квадрокоптеры).

Так как приводы с моторами без коллекторов обладают высокими функциональными характеристиками, точным управлением, повышенной эффективностью, они часто применяются в промышленном оборудовании, бытовой технике (мощные пылесосы с фильтрами), и даже в детских игрушках.

Сервопривод отопления

По сравнению с механической регулировкой системы отопления, электрические сервоприводы являются наиболее совершенными и прогрессивными техническими устройствами, обеспечивающими поддержание параметров отопления помещений.


1 — Блок питания
2 — Комнатные термостаты
3 — Коммутационный блок
4 — Серводвигатели
5 — Подающий коллектор
6 — Обход
7 — Водяной теплый пол
8 — Обратный коллектор
9 — Датчик температуры воды
10 — Циркулярный насос
11 — Шаровый клапан
12 — Регулировочный клапан
13 — Двухходовой термостатический клапан

Привод системы отопления функционирует совместно с термостатом, установленным на стену. Кран с электрическим приводом монтируется на трубе подачи теплоносителя, перед коллектором теплого водяного пола. Далее выполняется подключение питания 220 вольт и настройка терморегулятора рабочего режима.

Система управления оснащается двумя датчиками. Один из них расположен в полу, другой в помещении. Датчики передают сигналы на термостат, управляющий сервоприводом, который соединен с краном. Повысить точность регулировки можно путем установки дополнительного прибора снаружи помещения, так как условия климата непрерывно изменяются, и оказывают влияние на температуру в комнате.

Привод механически соединен с клапаном для его управления. Клапаны могут быть двух- и трехходовыми. Двухходовой клапан может изменять температуру воды в системе. Трехходовой клапан способен поддерживать температуру неизменной, однако изменяет потребление горячей воды, которая подается в контуры. В устройстве трехходового клапана имеется два входа для горячей воды (трубы подачи) и выход обратной воды, через который подается смешанная вода с заданной температурой.

Смешивание воды происходит с помощью клапана. При этом осуществляется регулировка подачи теплоносителя в коллекторы. При открывании одного входа, другой начинает закрываться, а расход воды на выходе не изменяется.

Сервоприводы багажника

В настоящее время современные автомобили чаще всего стали производит с функцией автоматического открывания багажника. Для такой цели применяют рассмотренную нами конструкцию сервопривода. Автопроизводители используют два метода для оснащения такой функцией автомобиля.

Конечно, пневмопривод багажника более надежен, однако его стоимость достаточно высока, поэтому в автомобилях такой привод не нашел применения.

Электрический привод выполняется с разными способами управления:
  • Рукояткой на крышке багажника.
  • Кнопкой на панели двери водителя.
  • С пульта сигнализации.

Открывать багажник вручную не всегда бывает удобным. Например, зимой замок имеет свойство замерзать. Сервопривод дополнительно выполняет функцию защиты автомобиля от чужого проникновения, так как совмещен с устройством замка.

Такие приводы багажника используются на некоторых импортных автомобилях, однако, можно установить такой механизм и на отечественных машинах, было бы желание.

Существуют приводы багажника с магнитными пластинами, однако они не нашли применения, так как их устройство достаточно сложное.

Наиболее приемлемыми по цене являются сервоприводы багажника, которые выполняют только открывание. Функция закрывания для них недоступна. Также можно выбрать конструкцию модели привода, имеющего инерционный механизм. Он играет роль блокировки при появлении препятствия при движении багажника.

Дорогостоящие модели сервоприводов включают в себя механизм подъема и опускания багажника, доводчика механизма запирания, датчиков и контроллера. Обычно их на автомобилях устанавливают на заводе, однако простые конструкции вполне можно монтировать самостоятельно.

Похожие темы:

Какой это тип мотора? Переменный или постоянный ток, щеточный или бесщеточный ....

Короткий ответ: не существует единого «типа» серводвигателя. Термин «сервопривод» просто означает, что двигатель работает в системе управления с обратной связью, которая использует обратную связь от энкодера или резольвера (обычно встроенного в двигатель или установленного на нем) для сравнения фактического положения, скорости или крутящего момента двигателя с заданными. значение. Обратите внимание, что это определение не определяет основную конструкцию или работу двигателя.

Но некоторые типы двигателей лучше подходят для сервоприводов, которые часто включают высокоточные движения с хорошо регулируемой скоростью или крутящим моментом, чем другие.Вот обзор различных типов двигателей и того, почему одни двигатели работают лучше других в сервоприводах.


Первое различие, которое обычно делается между различными двигателями, заключается в том, работают ли они от постоянного или переменного тока. Принципиальное различие в работе двигателя переменного и постоянного тока заключается в том, что скорость двигателя переменного тока регулируется частотой приложенного напряжения и количеством магнитных полюсов в двигателе. Для двигателя постоянного тока скорость прямо пропорциональна напряжению питания при постоянной нагрузке двигателя.Как вы увидите ниже, двигатели как переменного, так и постоянного тока могут использоваться в качестве серводвигателей .

Двигатели переменного тока: синхронные или асинхронные
Синхронные двигатели переменного тока обеспечивают высокую плотность крутящего момента и отличные динамические характеристики.
Изображение предоставлено: Kollmorgen

Двигатели переменного тока можно разделить на две категории: синхронные и асинхронные, в зависимости от скорости их вращающегося поля. В синхронном двигателе ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора, что называется синхронной скоростью.Синхронные двигатели переменного тока обладают высокой плотностью крутящего момента и отличными характеристиками в динамических приложениях, поэтому их часто используют в сервосистемах. Синхронные двигатели переменного тока также называются двигателями переменного тока с постоянными магнитами (PMAC) или бесщеточными двигателями переменного тока (BLAC).

В асинхронном двигателе (также называемом асинхронным двигателем) ротор вращается с меньшей скоростью, чем вращающееся магнитное поле статора . Асинхронные двигатели часто используются с частотно-регулируемыми приводами для управления скоростью, но они, как правило, не имеют обратной связи, поэтому не являются настоящими сервоприводами.

Двигатели постоянного тока: щеточные или бесщеточные
Двигатели постоянного тока

подразделяются на щеточные и бесщеточные версии, в зависимости от того, коммутируются ли они механически (с помощью щеток и коммутатора) или с электронной коммутацией (с помощью датчиков Холла или другой обратной связи).

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) с тремя датчиками Холла для определения положения ротора.
Изображение предоставлено: Honeywell International, Inc.

В сервосистемах могут использоваться как щеточные, так и бесщеточные двигатели постоянного тока, хотя щеточные двигатели менее распространены в сервоприводах из-за износа и связанного с этим технического обслуживания щеток и коллектора.

Когда щеточные двигатели и используются в сервоприводах, предпочтительной конфигурацией обычно является статор с постоянным магнитом (в отличие от статора с обмоткой), который часто называют двигателем постоянного тока с постоянным магнитом (PMDC).

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC), с другой стороны, хорошо подходят для сервоприводов из-за их высокой эффективности и надежности, низкого крутящего момента ротора (что улучшает динамический отклик) и линейной зависимости скорости от крутящего момента.

Являются ли синхронные двигатели переменного тока и BLDC одинаковыми?

Как и синхронные двигатели переменного тока, описанные выше, двигатели BLDC также используют постоянные магниты на роторе и работают с синхронной скоростью. И технически напряжение, которое работает на двигателе BLDC, преобразуется из переменного тока в постоянный через шину постоянного тока и электронные схемы. Многие эксперты утверждают, что эти два типа двигателей представляют собой одну и ту же технологию, и объединяют их в категорию синхронных двигателей с постоянными магнитами (PMSM). Но обмотки статора у синхронных двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей постоянного тока различаются, и эта разница влияет на их работу и производительность.

Синусоидальная (слева) и трапецеидальная (справа) формы волны тока для синхронных двигателей переменного тока и BLDC соответственно.
Изображение предоставлено: STMicroelectronics

В двигателях BLDC катушки статора имеют трапециевидную намотку и создают трапециевидную форму волны обратной ЭДС, которая имеет тенденцию производить слышимый шум. Коммутация осуществляется за шесть шагов (каждые 60 градусов), что создает пульсацию крутящего момента. Синхронные двигатели переменного тока, с другой стороны, имеют статоры с синусоидальной обмоткой и используют непрерывную синусоидальную коммутацию, которая устраняет пульсации крутящего момента, испытываемые двигателями BLDC. Это делает синхронные двигатели переменного тока предпочтительным выбором для высокопроизводительных промышленных сервоприводов.

Работа серводвигателей

| Как работают серводвигатели

Как работают серводвигатели

Этот маленький моторчик отличается высоким КПД и мощностью

Серводвигатели существуют уже давно и используются во многих приложениях. Они небольшие по размеру, но обладают большой мощностью и очень энергоэффективны. Эти особенности позволяют использовать их для управления игрушечными машинками, роботами и самолетами с дистанционным или радиоуправлением.Серводвигатели также используются в промышленности, робототехнике, поточном производстве, фармацевтике и в сфере общественного питания. Но как работают маленькие ребята?

Сервосистема встроена прямо внутри моторного блока и имеет позиционируемый вал, который обычно снабжен шестерней (как показано ниже). Двигатель управляется электрическим сигналом, который определяет величину перемещения вала.

Что внутри сервопривода?

Чтобы полностью понять, как работает сервопривод, вам нужно заглянуть под капот.Внутри находится довольно простая установка: небольшой двигатель постоянного тока, потенциометр и схема управления. Двигатель прикреплен шестернями к колесу управления. Когда двигатель вращается, сопротивление потенциометра изменяется, поэтому схема управления может точно регулировать, насколько велико движение и в каком направлении.

Когда вал двигателя находится в желаемом положении, подача питания на двигатель прекращается. В противном случае двигатель вращается в соответствующем направлении. Желаемое положение передается посредством электрических импульсов по сигнальному проводу.Скорость двигателя пропорциональна разнице между его фактическим положением и желаемым положением. Таким образом, если двигатель находится рядом с желаемым положением, он будет вращаться медленно, иначе он будет вращаться быстро. Это называется пропорциональным управлением . Это означает, что двигатель будет работать ровно настолько, насколько это необходимо для выполнения поставленной задачи, очень эффективный маленький парень.

Как сервопривод управляется?

Внутренности серводвигателя (L) и сервопривода в сборе (R) Сервомашинки
управляются посылкой электрического импульса переменной ширины или широтно-импульсной модуляции (ШИМ) через провод управления.Есть минимальный импульс, максимальный пульс и частота повторения. Серводвигатель обычно может поворачиваться только на 90 ° в любом направлении, всего на 180 °. Нейтральное положение двигателя определяется как положение, в котором сервопривод имеет одинаковую величину потенциального вращения как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. ШИМ, отправленный на двигатель, определяет положение вала и на основе длительности импульса, отправляемого через провод управления; ротор повернется в нужное положение. Серводвигатель ожидает увидеть импульс каждые 20 миллисекунд (мс), и длина импульса будет определять, насколько далеко двигатель вращается.Например, импульс 1,5 мс заставит двигатель повернуться в положение 90 °. Менее 1,5 мс перемещает сервопривод против часовой стрелки в положение 0 °, а более 1,5 мс поворачивает сервопривод по часовой стрелке в положение 180 °. Положение сервопривода с регулируемой шириной импульса
Когда эти сервоприводы получают команду двигаться, они перемещаются в положение и удерживают это положение. Если внешняя сила давит на сервопривод, когда сервопривод удерживает позицию, сервопривод будет сопротивляться выходу из этого положения.Максимальное усилие, которое может оказать сервопривод, называется номинальным крутящим моментом сервопривода. Однако сервоприводы не будут оставаться на своем месте вечно; импульс положения должен быть повторен, чтобы сервопривод оставался на месте.

Типы серводвигателей

Есть два типа серводвигателей - переменного и постоянного тока. Сервопривод переменного тока может выдерживать более высокие скачки тока и, как правило, используется в промышленном оборудовании. Сервоприводы постоянного тока не предназначены для сильных скачков тока и обычно лучше подходят для небольших приложений.Вообще говоря, двигатели постоянного тока дешевле, чем их аналоги переменного тока. Это также серводвигатели, которые были созданы специально для непрерывного вращения, что упрощает перемещение вашего робота. Они оснащены двумя шарикоподшипниками на выходном валу для уменьшения трения и легкого доступа к потенциометру регулировки точки покоя.

Приложения для серводвигателя

Сервоприводы используются в радиоуправляемых самолетах для позиционирования поверхностей управления, таких как рули высоты, рули направления, ходьба робота или управление захватами .Серводвигатели небольшие, имеют встроенную схему управления и обладают хорошей мощностью для своего размера.

В сфере общественного питания и фармацевтики инструменты предназначены для использования в более суровых условиях, где высока вероятность коррозии из-за многократной мойки при высоких давлениях и температурах для соблюдения строгих гигиенических стандартов. Сервоприводы также используются в поточном производстве , где требуется высокая повторяемость, но точная работа.

Конечно, вам не обязательно знать, как работает сервопривод, чтобы использовать его, но, как и в случае с большинством электроники, чем больше вы понимаете, тем больше возможностей открывается для расширенных проектов и возможностей проектов.Если вы любитель, строящий роботов, инженер, проектирующий промышленные системы, или вам просто постоянно интересно, куда вас приведут серводвигатели? Руководство покупателя серводвигателя



Если у вас есть история или проект в области электроники, которым вы хотели бы поделиться, отправьте электронное письмо [электронная почта защищена].

Введение в серводвигатели - Курсы - Изучить

В этом руководстве мы предоставим техническую информацию о серводвигателях и о том, как они работают. Мы упростили настройку робота и работу с ним, однако есть много забавных и интересных вещей, которые можно узнать о том, как работает робот.Чем больше вы знаете, тем больше вы можете заставить своего робота делать!

Содержание


Ответ №1: Цифровой сверхмощный

Ответ № 2: Тише, контроль температуры, выдерживает острую нагрузку

Ответ № 3: Роботы Revolution и комплект разработчика

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель (или сервопривод) - это поворотный привод, который позволяет точно контролировать угловое положение, скорость и ускорение.Сервоприводы можно найти во многих местах: от игрушек и домашней электроники до автомобилей и самолетов. Если у вас есть радиоуправляемая модель автомобиля, самолета или вертолета, вы используете как минимум несколько сервоприводов. Сервоприводы также появляются негласно в устройствах, которые мы используем каждый день. В электронных устройствах, таких как проигрыватели DVD и Blu-ray Disc TM , используются сервоприводы для выдвижения или втягивания лотков для дисков.

EZ-Robots использует сервоприводы, которые управляют движением суставов, панорамированием и наклоном, а также непрерывным вращательным движением.EZ-B v4 посылает электрический сигнал, который сообщает сервоприводу, какой позиции нужно достичь и как быстро туда попасть. Сервоприводы бывают разных форм и размеров для различных применений. Вам может понадобиться большая и мощная ручка для перемещения руки большого робота или крошечная, чтобы брови робота поднимались и опускались. Соединив многие из этих сервоприводов вместе, вы можете очень легко создавать роботов, которые выполняют сложные операции в реальном мире. В наших роботах Revolution используются два наиболее распространенных размера, как показано ниже.

Сервопривод против ШИМ

PWM означает широтно-импульсную модуляцию. ШИМ - это процесс быстрого включения и выключения цифрового напряжения для имитации диапазона напряжения. Например ... Если цифровой выходной вывод микроконтроллера составляет 3,3 В, а ШИМ установлен на рабочий цикл 50%, выходное напряжение будет примерно 1,65 В. Это связано с тем, что микроконтроллер очень быстро включает и выключает цифровой вывод 3,3 В, что создает имитацию более низкого напряжения. Вы можете использовать ШИМ, например, для изменения яркости светодиода.

Сервопривод также использует ШИМ. «Кадр» серво-ШИМ-сигнала составляет 20 мс. Многие контроллеры, такие как библиотеки Arduino, не поддерживают спецификацию 20 мс, определенную для сервоприводов. Из-за этого перед производителями сервоприводов возникли проблемы при декодировании входящих сигналов ШИМ. Это вызвало необходимость в сервоприводах быть «умнее» за счет адаптации к необычной ШИМ, передаваемой плохо написанными библиотеками, которые не соответствуют Стандарту сервомашинной ШИМ. EZ-B соответствует стандартам серво ШИМ.

Как работает серводвигатель?

Простота сервопривода - одна из особенностей, делающих их такими надежными. Сердце сервопривода - это небольшой двигатель постоянного тока (DC), подобный тому, что вы можете найти в недорогой игрушке. Эти двигатели работают на электричестве от батареи и вращаются с высокой скоростью об / мин (оборотов в минуту), но имеют очень низкий крутящий момент (скручивающая сила, используемая для работа - вы прикладываете крутящий момент, когда открываете банку).Расположение шестерен принимает высокую скорость двигателя и замедляет ее, в то же время увеличивая крутящий момент. (Основной закон физики: работа = сила x расстояние.) Крошечный электродвигатель не имеет большого крутящего момента, но он может вращаться очень быстро (небольшая сила, большое расстояние). Конструкция шестерни внутри корпуса сервопривода преобразует выходную мощность в более низкую скорость вращения, но с большим крутящим моментом (большая сила, небольшое расстояние). Объем реальной работы такой же, только полезнее. Шестерни недорогого серводвигателя, как правило, делают из пластика, чтобы сделать его легче и дешевле.В сервоприводе, предназначенном для обеспечения большего крутящего момента для более тяжелых работ, шестерни сделаны из металла (например, в сервоприводах EZ-Robot) и их труднее повредить.

В маленьком двигателе постоянного тока подается питание от аккумулятора, и двигатель вращается. Однако, в отличие от простого двигателя постоянного тока, вращающийся вал двигателя сервопривода замедляется с помощью шестерен. Датчик положения на конечной передаче подключен к небольшой печатной плате. Датчик сообщает этой плате, насколько повернут выходной вал сервопривода. Электронный входной сигнал от компьютера или радио в автомобиле с дистанционным управлением также подается на эту печатную плату.Электроника на печатной плате декодирует сигналы, чтобы определить, насколько пользователь хочет, чтобы сервопривод повернулся. Затем он сравнивает желаемое положение с фактическим положением и решает, в каком направлении вращать вал, чтобы он достиг желаемого положения.

Рис. 5. Печатная плата и двигатель постоянного тока в сервоприводе большой мощности. Вы заметили, как мало деталей на плате? Сервоприводы превратились в очень эффективную конструкцию за многие годы.

Типы серводвигателей

Сервоприводы

бывают разных размеров и трех основных типов: позиционное вращение, непрерывное вращение и линейное.

  • Сервопривод позиционного вращения : это наиболее распространенный тип серводвигателя. Выходной вал вращается примерно на половину круга, или на 180 градусов. Он имеет физические упоры, размещенные в зубчатом механизме, чтобы предотвратить поворот за эти пределы для защиты датчика вращения. Эти обычные сервоприводы находятся в руках, ногах, конечностях EZ-Robot и т. Д.. Например, роботы JD или Six используют эти сервоприводы.

  • Сервопривод непрерывного вращения : Он очень похож на обычный сервомотор позиционного вращения, за исключением того, что он может вращаться в любом направлении бесконечно. Управляющий сигнал, а не установка статического положения сервопривода, интерпретируется как направление и скорость вращения. Диапазон возможных команд заставляет сервопривод вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки по желанию с различной скоростью в зависимости от командного сигнала.Вы можете использовать сервопривод этого типа на радарной тарелке, если вы установили его на роботе. Или же вы можете использовать его в качестве приводного двигателя мобильного робота. EZ-Robot AdventureBot использует два сервопривода непрерывного вращения с колесами. Центр (90 градусов) - это центр положения СТОП непрерывного вращения. Чем дальше вы отклоняетесь от 90 градусов в любом направлении, тем больше регулируется скорость сервопривода непрерывного вращения в этом направлении.

  • Линейный сервопривод : он также похож на описанный выше серводвигатель позиционного вращения, но с дополнительными шестернями (обычно зубчато-реечной механизм ) для изменения выходного сигнала с кругового на возвратно-поступательное.Эти сервоприводы нелегко найти, но иногда их можно найти в хобби-магазинах, где они используются в качестве приводов в более крупных моделях самолетов.

Управление серводвигателем

Стандартный сервопривод - это то, что вы обычно найдете в игрушках R / C Hobby. Это высокоточные устройства, способные вращать вал до 180 градусов. С EZ-B и стандартным сервоприводом вы можете легко настроить, на сколько градусов нужно повернуть выходной вал.

EZ-B SDK и EZ-Builder обеспечивают электрическую связь с сервоприводом за вас.Стандартные сервоприводы можно использовать для головы или рук вашего робота.

Однако вот некоторая техническая информация о том, как работают сервоприводы. Сервопривод управляется импульсным управлением. Управляющий импульс представляет собой положительное напряжение длительностью от 1 до 2 мс, которое определяет угол поворота вала. Управляющий импульс повторяется каждые 18-25 мс.

EZ-B имеет синхронизацию менее 1 мс и более 2 мс для работы со всеми типами сервоприводов. Некоторые сервоприводы не соответствуют спецификациям и требуют необычного времени.При тестировании с вашим сервоприводом убедитесь, что вы распознали максимальные и минимальные значения и установили их в элементе управления. Если сервопривод пытается переместиться дальше своего максимального положения, он может быть поврежден. Кроме того, если сервопривод повернут слишком далеко, он будет потреблять много тока, и EZ-B может сброситься.

Вот тайминги для EZ-B ...

Позиция 1 на v4

Положение 90 на v4

Положение 180 на v4

EZ-B v4 имеет высокую точность, которая обеспечивает 180 положений сервопривода.EZ-B v4 может управлять 24 сервоприводами одновременно, одновременно выполняя другие различные задачи, заданные пользователем. Если ваши сервоприводы потребляют больше тока, чем указано в нашей спецификации, EZ-B может выйти из строя и перезагрузиться. Это называется перерывом в работе. Чтобы предотвратить отключение многих сервоприводов, используйте альтернативное питание. Посмотрите в руководстве, как это сделать.

EZ-Builder и EZ-SDK выполнят техническую работу за вас. Просто укажите положение сервопривода и вуаля!

Как работает сервопривод непрерывного вращения?

Сервопривод непрерывного вращения, как упоминалось ранее в этом уроке, будет вращать вал вращения непрерывно в любом направлении.Когда сервопривод принимает положение 90 градусов, которое является центром стандартного сервопривода, сервопривод непрерывного вращения прекращает вращение. Центр (90 градусов) - это центр положения СТОП непрерывного вращения. Чем дальше вы отклоняетесь от 90 градусов в любом направлении, тем больше регулируется скорость сервопривода непрерывного вращения в этом направлении. Сервопривод непрерывного вращения будет иметь открытый потенциометр (потенциометр), который позволит вам точно настроить положение СТОП с помощью небольшой отвертки. Щелкните здесь, чтобы просмотреть учебное пособие по калибровке сервопривода непрерывного вращения.

100 99
98
97
96
95
94
93
92
91 90 89 88
87
86
85
84
83
82
81
80

Как измеряется крутящий момент?

Теперь, когда мы рассмотрели основы работы сервопривода, следующий вопрос - крутящий момент. Крутящий момент - это мощность сервопривода. Для разных приложений потребуется более высокий или более низкий крутящий момент.В большинстве случаев можно обойтись обычным сервоприводом со средним крутящим моментом. Средний крутящий момент пластмассового сервопривода составляет 2-3 кг / см при 5 вольт, а сервоприводы EZ-Robot Heavy Duty намного больше (см. Информацию о сервоприводе).

То, что часто упускают из виду, - это потребление энергии. Подумайте вот о чем: свободной энергии нет. Крутящий момент равен энергии, и наоборот. Сервоприводы EZ-Robot Heavy Duty потребуют больше энергии для их перемещения, чем более дешевые пластиковые. Если слишком много сервоприводов с высоким крутящим моментом подключено к EZ-B без достаточного источника питания, он отключится.Потемнение означает, что регулятор напряжения не успевает за потребляемым током, поэтому микрочип сам перезагружается из-за низкого тока. Не волнуйтесь, роботы Revolution питаются от мощного LiPo аккумулятора и поддерживают до 24 сервоприводов!

Итак, что означают цифры крутящего момента? Давайте предположим, что значение крутящего момента сервопривода составляло 50 унций на дюйм

Что ж, если бы у вас был сервомеханизм длиной один дюйм на сервоприводе, он мог бы создавать тянущее или толкающее усилие 50 унций на конце рычага сервопривода. перед срывом.Если бы у вас был сервомеханизм 1/2 дюйма, как вы думаете, какой была бы сила? Ага, 100 унций силы. Как насчет 2-дюймовой руки, 25 унций силы - легко, да?

Часто задаваемые вопросы о сервоприводах

Что такое сервопривод?

Как мне управлять сервоприводом?

В отличие от щеточных двигателей постоянного тока, сервоприводы не могут работать, просто подавая напряжение. Помимо подачи напряжения питания (на красный провод) для двигателя, по сигнальному проводу (обычно желтому или белому) должен быть послан специальный сигнал, называемый сигналом ШИМ.Этот сигнал может поступать из различных источников, таких как сервоконтроллеры, RC-приемники или Arduinos.

Сервоприводы

управляются посылкой им импульсов переменной ширины. Контрольный провод используется для отправки этого импульса. Параметры этого импульса таковы, что он имеет минимальный импульс, максимальный импульс и частоту повторения. Учитывая ограничения вращения сервопривода, нейтраль определяется как положение, в котором сервопривод имеет точно такое же количество потенциального вращения в направлении по часовой стрелке, как и в направлении против часовой стрелки.Важно отметить, что разные сервоприводы будут иметь разные ограничения на их вращение, но все они имеют нейтральное положение, и это положение всегда составляет около 1,5 миллисекунд (мс).

Угол определяется длительностью импульса, подаваемого на провод управления. Это называется широтно-импульсной модуляцией. Сервопривод ожидает увидеть импульс каждые 20 мс. Длина импульса определяет, насколько сильно вращается двигатель. Например, импульс 1,5 мс заставит двигатель повернуться в положение 90 градусов (нейтральное положение).

Когда этим сервоприводам будет дана команда двигаться, они переместятся в положение и удерживают его. Если внешняя сила давит на сервопривод, когда сервопривод удерживает позицию, сервопривод будет сопротивляться выходу из этого положения. Максимальное количество силы, которое может оказать сервопривод, - это номинальный крутящий момент сервопривода. Однако сервоприводы не будут оставаться на своем месте вечно; импульс положения должен быть повторен, чтобы сервопривод оставался на месте.

Когда на сервопривод отправляется импульс, который меньше 1.За 5 мс сервопривод поворачивается в положение и удерживает выходной вал на несколько градусов против часовой стрелки от нейтральной точки. Когда импульс шире 1,5 мс, происходит обратное. Минимальная ширина и максимальная ширина импульса, который заставит сервопривод повернуться в допустимое положение, являются функциями каждого сервопривода. Разные марки и даже разные сервомашинки одной марки будут иметь разные максимумы и минимумы. Обычно минимальный импульс будет иметь ширину около 1 мс, а максимальный - 2 мс.

Еще один параметр, который меняется от сервопривода к сервоприводу, - это скорость поворота. Это время, которое требуется сервоприводу, чтобы перейти из одного положения в другое. Наихудшее время поворота - это когда сервопривод держит минимальное вращение, и ему дана команда перейти на максимальное вращение. На сервоприводах с очень высоким крутящим моментом это может занять несколько секунд.

Цель этой информации - дать обзор того, как работают сервоприводы и как с ними общаться. Хотя мы предприняли шаги для обеспечения качества информации здесь, ServoCity не дает никаких гарантий относительно представленной информации.ServoCity не может нести ответственность за любое использование или неправильное использование предоставленной информации. Если у вас есть вопросы по этой информации, пишите на [email protected]

Как мне управлять сервоприводом от Arduino?


Как мне управлять сервоприводом с Raspberry Pi?

Хотя Raspberry Pis может выводить сигнал ШИМ, они часто не могут поддерживать чистый сигнал из-за отсутствия специального таймера. Если вы управляете сервоприводами с Raspberry Pi, мы настоятельно рекомендуем приобрести сервопривод для вашего Raspberry Pi.

Как включить сервопривод?

Лучший способ запитать сервопривод - это использовать аккумулятор с напряжением в диапазоне напряжений, указанном в таблице спецификаций страниц сервопривода. Обязательно используйте исправную батарею, которая может обеспечивать более чем достаточный ток. Поскольку ток втягивается, а не проталкивается, наличие большего тока, чем необходимо, не повредит сервоприводу (это все равно, что иметь больше газа, чем нужно, чтобы получить место в машине). Питание серводвигателя подается по красному проводу.Может быть полезно перерезать красный провод (или использовать X-Acto, чтобы вытащить разъем из корпуса), чтобы вы могли подавать питание отдельно от сигнала. Это позволит вам питать ваш приемник от другой батареи, чем ваш сервопривод, если им нужны другие напряжения. Это также позволит вам запитать двигатель сервопривода напрямую от батареи, в то время как сигнал поступает от Arduino, поскольку выводы Arduino не могут обрабатывать ток, необходимый сервоприводу (обычно они достигают максимума 40 мА).

Как отправить сигнал на большое расстояние?

Иногда при передаче сигнала на большое расстояние сигнал может ухудшаться из-за падения напряжения и электромагнитных помех (EMI).Усилитель сервосигнала может решить эти проблемы и упростить передачу сигнала на большое расстояние по проводу.

Как мне повернуть сервопривод на определенную величину (90 °, 180 °, непрерывно и т. Д.)?

При управлении с помощью системы радиоуправления большинство сервоприводов для хобби предлагают вращение на 90 ° (45 ° в любом направлении) прямо из коробки. Иногда это можно увеличить, если ваша радиосистема предлагает настройку конечной точки или ваш сервоконтроллер имеет перемычку на 180 °.Если вы используете цифровые сервоприводы Hitec, вы просто хотите приобрести ручной программатор, чтобы увеличить вращение. Если у вас есть аналоговый сервопривод Hitec или Futaba, который предлагает вращение только на 90 °, угол поворота иногда можно увеличить до 180 °, выполнив простую модификацию.

Примечание: Вы можете приобрести у нас сервоприводы Hitec, предварительно модифицированные на нашем собственном производственном предприятии, на отдельных страницах сервоприводов Hitec. Эта модификация аннулирует все гарантии ServoCity и Hitec.

Как заменить сервопривод?

Как измеряется скорость сервопривода?

Как измеряется крутящий момент сервопривода?

На что ссылается "направление" сервопривода?

Все сервоприводы будут вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки. Направление вращения сервопривода зависит от сигнала, который он получает. Не все сервоприводы сразу после установки совпадают по направлению вращения.Если вы подключите сервопривод Hitec к приемнику радиоуправления или сервоконтроллеру и прикажете сервоприводу повернуться вправо (по часовой стрелке), он переместится вправо. Если вы затем подключите сервопривод Futaba к тому же ресиверу или сервоконтроллеру и скажете ему двигаться в том же направлении, что и сервопривод Hitec, он будет двигаться в противоположном направлении (против часовой стрелки). Это легко исправить с большинством систем радиоуправления, поскольку они имеют функцию серво реверсирования
на передатчике. Эта разница между производителями является причиной того, что каждый сервопривод будет иметь спецификацию, указывающую направление, в котором сервопривод будет двигаться с возрастающим сигналом ШИМ.

Что такое серво-сплайн?

Зубчатый выходной вал сервопривода обычно называют шлицем сервопривода. Для разбивки всех различных видов шлицевых сервоприводов на сервоприводы, которые мы продаем, ознакомьтесь с записью Servo Spline в нашем глоссарии.

Серводвигатель

- типы, принцип работы и применение

Серводвигатель чаще всего используется для высокотехнологичных устройств в промышленных приложениях, таких как автоматизация. Это автономное электрическое устройство, которое вращает части машины с высокой эффективностью и точностью.Выходной вал этого двигателя можно поворачивать на определенный угол. Серводвигатели в основном используются в бытовой электронике, игрушках, автомобилях, самолетах и ​​т. Д. В этой статье обсуждается, что такое серводвигатель, работающий серводвигатель, типы серводвигателей и их применения.

Серводвигатель

Типы серводвигателя

Серводвигатели подразделяются на различные типы в зависимости от их применения, такие как серводвигатель переменного тока, серводвигатель постоянного тока, бесщеточный серводвигатель постоянного тока, позиционное вращение, непрерывное вращение и линейный серводвигатель и т. Д.Типичные серводвигатели состоят из трех проводов, а именно: управления питанием и заземления. Форма и размер этих двигателей зависят от области их применения. Серводвигатель RC - это наиболее распространенный тип серводвигателя, используемый в приложениях для хобби, в робототехнике из-за их простоты, доступности и надежности управления с помощью микропроцессоров.

1) Серводвигатель постоянного тока

Двигатель, который используется в качестве серводвигателя постоянного тока, обычно имеет отдельный источник постоянного тока в области обмотки и обмотки якоря. Управление можно архивировать, управляя током якоря или током возбуждения.Полевое управление имеет некоторые особые преимущества по сравнению с управлением якорем. Таким же образом управление якорем имеет некоторые преимущества перед управлением полем. В зависимости от применения управление должно применяться к серводвигателю постоянного тока. Серводвигатель постоянного тока обеспечивает очень точную и быструю реакцию на командные сигналы пуска или останова из-за низкого индуктивного сопротивления якоря. Серводвигатели постоянного тока используются в аналогичном оборудовании и машинах с числовым программным управлением.

Серводвигатель постоянного тока

2) Серводвигатель переменного тока

Серводвигатель переменного тока - это двигатель переменного тока, который включает в себя энкодер, который используется с контроллерами для обеспечения управления с обратной связью и обратной связи.Этот двигатель может быть установлен с высокой точностью, а также точно контролироваться, что является обязательным для приложений. Часто эти двигатели имеют конструкции с более высокими допусками или лучшие подшипники, а в некоторых простых конструкциях также используются более высокие напряжения для достижения большего крутящего момента. Применение электродвигателя переменного тока в основном связано с автоматизацией, робототехникой, оборудованием с ЧПУ и другими приложениями с высоким уровнем точности и необходимой универсальностью.

Серводвигатель переменного тока

3) Серводвигатель позиционного вращения

Серводвигатель позиционного вращения является наиболее распространенным типом серводвигателя.О / п вала вращается примерно на 180o. Он включает в себя физические упоры, расположенные в зубчатом механизме, чтобы останавливать вращение за эти пределы, чтобы защитить датчик вращения. Эти обычные сервоприводы используются в радиоуправляемой воде, радиоуправляемых автомобилях, самолетах, роботах, игрушках и во многих других приложениях.

4) Серводвигатель непрерывного вращения

Серводвигатель непрерывного вращения во многом похож на обычный серводвигатель позиционного вращения, но он может вращаться в любом направлении бесконечно. Управляющий сигнал, а не установка статического положения сервопривода, понимается как скорость и направление вращения.Диапазон возможных команд заставляет сервопривод вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, по желанию, с изменяющейся скоростью, в зависимости от командного сигнала. Этот тип двигателя используется в радиолокационной тарелке, если вы едете на нем на роботе или можете использовать его в качестве приводного двигателя на мобильном роботе.

Серводвигатель непрерывного вращения

5) Линейный серводвигатель

Линейный серводвигатель также аналогичен сервомотору позиционного вращения, описанному выше, но с дополнительными шестернями для изменения положения вращения с кругового на возвратно-поступательное.Эти серводвигатели нелегко найти, но иногда их можно найти в хобби-магазинах, где они используются в качестве приводов в более высоких моделях самолетов.

Линейный серводвигатель

Принцип работы серводвигателя

Для управления робототехникой и для приложений управления предлагается уникальная конструкция серводвигателей. Они в основном используются для регулировки скорости при высоких крутящих моментах и ​​точного позиционирования. Требуемые детали - датчик положения двигателя и высокотехнологичный контроллер.Эти двигатели можно разделить на категории по серводвигателям, управляемым сервомеханизмом. Если двигатель постоянного тока управляется с помощью этого механизма, он называется серводвигателем постоянного тока. Серводвигатели доступны с номинальной мощностью от долей ватта до 100 Вт. Ротор серводвигателя имеет большую длину и меньший диаметр, поэтому он имеет низкую инерцию.

Работа серводвигателя

Области применения серводвигателя

Серводвигатель небольшой и эффективный, но серьезный для использования в некоторых приложениях, таких как точное управление положением.Этот двигатель управляется сигналом широтно-импульсного модулятора. Серводвигатели применяются в основном в компьютерах, робототехнике, игрушках, проигрывателях компакт-дисков и DVD-дисков и т. Д. Эти двигатели широко используются в тех приложениях, где конкретная задача должна выполняться часто и точно.

Серводвигатель в упаковочной машине

  • Серводвигатель используется в робототехнике для активации движений, придающих руке точный угол.
  • Серводвигатель используется для запуска, перемещения и остановки конвейерных лент, транспортирующих продукт на многих этапах.Например, маркировка продукта, розлив и упаковка.
  • Сервомотор встроен в камеру для коррекции линзы камеры для улучшения не в фокусе изображений.
  • Серводвигатель используется в роботизированном транспортном средстве для управления колесами робота, создавая достаточный крутящий момент для движения, запуска и остановки транспортного средства и управления его скоростью.
  • Серводвигатель используется в системе слежения за солнечными лучами для корректировки угла наклона панели таким образом, чтобы каждая солнечная панель была обращена к солнцу
    Серводвигатель используется в металлообрабатывающих и режущих станках для обеспечения особого управления движением фрезерных станков
  • Серводвигатель используется в текстильной промышленности для управления прядильными и ткацкими машинами, вязальными машинами и ткацкими станками
  • Сервомотор используется в автоматических открывателях дверей для управления дверьми в общественных местах, таких как супермаркеты, больницы и театры

Таким образом, это все о работе серводвигателя, типах и применении.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, при любых сомнениях относительно этой статьи или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вопрос для вас, какова основная функция серводвигателя?

Фото:

Серводвигатель - определение серводвигателя по The Free Dictionary

M2 PRESSWIRE - 1 августа 2019 г .: рынок сервомоторов увеличивает рост на 14 долларов.4 миллиарда к 2025 году: Grand View Research, Inc. [ClickPress, 25 июля 2019 г.] Market Research Hub (MRH) активно обсуждает новое исследование под названием «Глобальный анализ рынка роботизированных сервомоторов, прогноз до 2025 года», добавленное в свой обширный онлайн-портал. Ультракомпактная распределенная сервоприводная система AMP8000 позволяет интегрировать сервопривод непосредственно в серводвигатель, что снижает занимаемую площадь машины и занимает меньше места в шкафу управления. «Синхронизация движения серводвигателя и частоты получения изображения была самой большой проблемой.'(2,7 Н) и пиковое усилие 30,7 унций (8,5 Н). Этот некоммутируемый серводвигатель с прямым приводом оснащен бесшумными линейными подшипниками скольжения с длительным сроком службы, встроенным внутренним (разрешение 1,25 микрона) квадратурным оптическим энкодером с дифференциальными выходами, и невращающийся вал. Это позволило нам избежать использования кожухов серводвигателей и упростить программирование за счет использования встроенной в Arduino библиотеки сервоприводов. Гидравлическая (или сервогидравлическая) машина с сервоприводом представляет собой полногидравлический IMM с серводвигателем для привода гидравлический насос.Новый интегрированный серводвигатель ACSI компании Tolomatic представляет собой компактный интегрированный сервомотор / привод / контроллер с электроприводом для одноосных приложений. Линейка LynxDrive также будет использоваться в приложениях точного позиционирования в высокопроизводительных станках и обрабатывающих центрах, особенно в В таких отраслях, как автоматизация производства, производство медицинских технологий, оптическая промышленность, производство полупроводников и солнечных элементов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *