Cómo se organiza y funciona el servo

Los servos de baja corriente impulsados ​​por arduino (micro servomotor) son ampliamente utilizados hoy en día en la robótica amateur, hacen que las máquinas de escritorio pequeñas y muchas otras cosas sean interesantes y útiles en el hogar. Incluso a nivel de pasatiempo, estos servos encuentran muchos usos diversos. Veamos qué es un servo en su forma más simple, cómo está diseñado fundamentalmente y cómo funciona.

La palabra "servoaccionamiento" en sí puede traducirse como "servoaccionamiento". Es decir, es un dispositivo de conducción de este tipo que contiene un motor controlado por retroalimentación negativa, lo que permite movimientos precisos con posicionamiento verificado del cuerpo de trabajo.

En principio, un servoaccionamiento puede llamarse motor eléctrico, en cuyo sistema de control hay un sensor de posición del dispositivo de trabajo (o solo un eje), los parámetros actuales a partir de los cuales determinan cómo, dónde y cuánto debe girar o no el rotor del motor para obtener el resultado deseado. Típicamente, en dicho sistema, hay una unidad de control del variador que analiza los parámetros del sensor y, de acuerdo con ellos, controla la potencia del motor.

Por lo tanto, aunque el servoaccionamiento funciona automáticamente, el proceso de posicionamiento del cuerpo de trabajo es muy preciso debido al correcto procesamiento de la señal del sensor por parte del tablero de control. Por ejemplo, el objetivo de control puede ser simplemente mantener un valor específico para un parámetro particular de dicho sensor. Por lo tanto, queda claro por qué la unidad se llama seguimiento: monitorea el estado del sensor.

Un motor con una caja de cambios instalada solo puede tener tres o cuatro cables. Dos cables suministran energía al motor, desde el tercero: se elimina la señal del sensor, el cuarto se puede diseñar para alimentar el sensor.

Por lo general, los cables de alimentación son rojos y negros o rojos y marrones: estos son los cables de alimentación más y menos (tierra). Blanco o amarillo: un cable de señal del sensor, a través de este cable, una señal de retroalimentación sobre el estado actual del sistema llega al tablero de control.

Un servo simple con caja de cambios (servo) y potenciómetro es un gran ejemplo para comprender cómo funciona la retroalimentación en el sistema de servocontrol.

El potenciómetro tiene tres salidas. Sobre esas conclusiones que en los lados - se suministra energía, y el promedio de hecho - salida con divisor de tensión resistivo. Si cambia la posición del mango del potenciómetro, la magnitud del voltaje entre el suministro negativo y su salida promedio cambiará en proporción al cambio de resistencia entre el negativo y la salida promedio.

Suponga que, en la posición más a la izquierda, el voltaje en la salida media del potenciómetro será mínimo, y en la posición más a la derecha, será máximo. Resulta que el voltaje en el terminal central del potenciómetro está determinado por la posición de su mango, es decir, por qué ángulo se gira desde la posición inicial, en el que el voltaje en el terminal central es mínimo. Por lo general, se utilizan potenciómetros con una resistencia nominal de 5-10 kΩ.

¿Y cómo funciona el servo aquí? El mango del potenciómetro en este servoaccionamiento está conectado al eje del motor a través de una caja de engranajes. Esto significa que cuando el motor está funcionando y su rotor gira, el mango del potenciómetro gira y, por lo tanto, la resistencia en su salida promedio cambia.

En la posición extrema izquierda, por ejemplo, en el terminal central habrá 0 voltios, en la posición media - 2.5 voltios, y en la extrema derecha - 5 voltios. Para simplificar, asumimos que la perilla del potenciómetro es capaz de girar 180 grados alrededor de su eje, lo que significa que 2.5 voltios en la salida promedio corresponderán a una vuelta de la perilla 90 grados.

Si el tablero de control recibe información de que la salida promedio es de 5 voltios, y es necesario crear un giro de hasta 90 grados, entonces se aplicará automáticamente una cierta potencia de polaridad al motor hasta que gire la salida de la caja de engranajes (y, en su lugar, la perilla del potenciómetro) de derecha a izquierda, el potenciómetro no llevará a la posición deseada. Tan pronto como 2.5 voltios lleguen a la salida media del potenciómetro, el motor dejará de recibir energía del tablero de control.

De manera similar, se realizará un giro en la dirección opuesta: si la salida promedio es de 0 voltios, entonces la polaridad del suministro del motor será tal que la perilla del potenciómetro girará a través de la caja de engranajes de izquierda a derecha, hasta que el voltaje alcance los 2.5 voltios, lo que corresponde a un giro de la perilla de 90 grados. Este es un ejemplo bastante burdo, pero está bastante claro.

La caja de cambios es necesaria aquí para convertir las altas revoluciones del eje del motor de baja potencia a bajas revoluciones con gran esfuerzo, lo que permitirá, en primer lugar, girar el potenciómetro y, en segundo lugar, hacerlo lentamente y con precisión. La caja de engranajes consta de engranajes, en el eje del motor hay uno pequeño que gira uno grande, en el centro del cual hay uno pequeño, etc.

Los servos se caracterizan por varios parámetros principales. El primer parámetro principal es la fuerza sobre el eje (par dividido por la aceleración de la gravedad), que se mide en modelos pequeños en kg / cm y se determina a la tensión de alimentación nominal del motor. Por ejemplo, un par de 10 kg / cm significa que cuando la distancia al eje del eje de salida es de 1 cm, se puede mantener una carga de 10 kg sobre él.

El segundo parámetro importante es la velocidad de giro, que se indica en segundos / 60 grados. Este parámetro muestra cuánto tiempo tarda el servo en girar su eje de salida 60 grados. Por ejemplo, 0.2 segundos / 60 grados. Luego vienen parámetros tales como el voltaje de suministro, el ángulo de rotación (180 o 360 grados) y el tipo de caja de cambios (material del engranaje).

Características de dispositivos de conexión a Arduino

Motor y servocontrol con Arduino

10 proyectos interesantes para Arduino