Устройство сервопривода
Сервопривод (часть 1)
— привод, который позволяет точно позиционировать свой вал. Они бывают множества типов, т.к. к ним относятся все механические приводы с датчиком положения, скорости … и контроллером. В этой статье речь пойдёт об одной из их разновидности – сервомашинках.
Сервопривод
В частности, сервомашинки – это устройство для управления подвижными соединениями. К примеру, сочленениями конечностей в роботах, или поворотом колес автомодели.
Главное достоинство таких сервомашинок, как и всех сервоприводов – это точное позиционирование вала. Управляются они цифровым или аналоговым сигналом. Обладают, как правило, ограниченным углом поворота вала, обычно 60, 90, 180 градусов, но встречаются и без ограничения. Питаются обычно 4,8 или 6 В.
Сервопривод делиться на 2 части: механическую, состоящую из мотора и передаточного механизма и цифровую часть, которая включает контроллер и потенциометр, которые устанавливают и поддерживают нужный угол вала.
Устройство сервопривода
Семейство сервоприводов разнообразно. Оно делиться на типы, каждый из которых адаптирован для выполнения различных задач. Каждые задачи вносят определенные различия в строение сервоприводов. В них могут применяться, шестеренки, выполненные из различных материалов (пластик, карбон, металл), передаточный механизм может обладать различным моментом силы, так и моторы бывают как коллекторные, так и бесколлекторные. Так что к выбору сервопривода нужно отнестись серьезно, что бы он хорошо справлялся с поставленной задачи.
В статье речь пойдёт о сервоприводах, которые управляются цифровым сигналом, т.к. ими можно управлять непосредственно с микроконтроллера, генерирую нужные импульсы для задания угла поворота их вала.
Временная диаграмма
Подаваемый сигнал представляет собой посылки, повторяемые с интервалом в 10 – 20 мили секунд, где угол поворота вала задаётся длительностью импульса в начале посылки. Длительность этого импульса колеблется от 0,7 до 2,3 мс, которые определяют крайние положения вала сервомашинки.
При подачи управляющего импульса одновебратор формирует импульс, который зависит от положения потенциометра. Далее логика сравнивает длительности этих двух импульсов и формирует импульс для мотора положительной или отрицательной полярности. От каждого импульса движок будет дергаться в определённую сторону, уменьшая сопротивление резистора и тем самым, приближая положения вала к заданному. А так как эти импульсы приходят часто (10-20 мс, подобие ШИМа), то движок быстро (додёргается) встанет в нужную позицию. Но в некачественных или с убитым переменным резистором сервах, вал часто может полностью не встать в нужную позицию и из-за этого будет подергиваться, вызывая вибрацию сервопривода и продолжая потреблять большой ток.
Чем меньше длина посылки – тем вал шустрее будет перемещаться, соответственно, чем больше длина посылки – тем вал будет перемещаться медленнее. Но у всего есть придел и при слишком короткой длине посылки появляется дребезг, а при очень большой длине серва будет тормозить.
Подключение цифрового сервопривода к контроллеру выглядит очень просто, достаточно подать на сервомашинку питание, а цифровой вход подключить напрямую к выходу МК. Читайте об этом в следующей статье — подключение сервопривода к PIC16F628A .
Alex_EXE | 19.03.2011 | Робототехника |
Alex_EXE пишет 26.01.2012 в 14:17 #
Отвечаю на один из заданных вопросов в личку здесь, т.к. утерял адрес почты:
Скорость вращения можно регулировать двумя способами: пошагово перемешать вал привода и изменяя длительность всего такта посылаемого на сревопривод – 10-25 мили секунд. Можно попробовать поэкспериментировать с этим временным интервалом, попробовать выйти за рамки.
Про используемые мной аккумуляторы:
Мне понравились китайские Li-ion аккумуляторы по 3,7В банка (полностью заряженные естественно больше). 14500 (почти аналог по габаритам батареек АА, но вставляются в стандартные посадочные места под АА) средней емкостью одной банки 900мАч и 18650 – акки значительно большего размера и ёмкости , в среднем 2400мАч. Токи с этих акков можно снимать хорошие. Их обычно беру на dealextreme.com
Есть ещё аккумуляторы Li-Poly, которые используются в хобби конструкциях, где требуются большие токи (самолёты, вертолёты, машинки, всё на электротяге) их таскаю с hobbyking.com . Некоторыми такими аккумуляторами можно машину заводить, правда всего один или два раза, токи даёт огромные, но ёмкость небольшая.
Павел пишет 25.03.2012 в 22:16 #
А какой примерно ток потребляет такой моторчик?
Alex_EXE пишет 26.03.2012 в 01:33 #
Миллиампер 10-50 в простое, при повороте 150-400мА, если будет испытывать сопротивление то и более 2А может кушать, если нет ограничителя тока. А в общем это всё от конкретной модели зависит.
Apino пишет 30.01.2014 в 15:46 #
А как можно проверить работоспособность Servo? Неожиданно перестал работать сервопривод ld-2015. Стал очень туго ходить (по сравнению с другими) и при попытке его запустить с контроллера — выбивает предохранитель на плате. Подача на моторчик 7,4 вольт напрямую ничего не дала — напружно гудит и все. На плате Servo явных признаков неисправности — нет.
Alex_EXE пишет 30.01.2014 в 16:21 #
Серву можно проверить 3-мя способами: сервотестер, подключить к какому-либо источнику PPM сигнала, например приёмнику от пульта или самому собрать что-нибудь на чём можно получить PPM сигнал.
В Вашем же случае это может быть как электроника, так и механика, нужно смотреть. Сама серва рукой нормально проворачивается? Без PPM сигнала кушает мало?
Apino пишет 30.01.2014 в 18:05 #
На каком от сайте я видел самопальный сервотестер — попробую собрать. (раньше никогда так глубоко с электроникой не сталкивался). Но опасаюсь не сгорит ли прибор — предохранители на контроллере ведь неспроста полыхнули.
Относительно исправных сервомашинок — «больная» крутиться туго. Вечером замерю сколько ампер кушает «здоровая» Серва и «больная». Что это даст?
Apino пишет 30.01.2014 в 18:08 #
Есть подозрение на сам моторчик — подача на него напруги 7,4 вольт напрямую ничего не дала — напружно гудит, но не вращается. Так и должно быть?
Apino пишет 31.01.2014 в 01:40 #
При внимательном осмотре на обоих нерабочих сервах обнаружил погорелость на https://www.dropbox.com/s/6qnkelnir63v1sh/ARM4953.pdf
https://www.dropbox.com/s/614o0k982h7viiv/IMG_20140130_223541.jpg Попробую их заменить, правда больно плотная пайка.
При подключении к контроллеру другой здоровой сервы показывает напряжение от аккума 7,8 вольт, потребляемый ток 4,8-4,9 А. Но при замере тока серва чуть жужжит, но не работает. При отключении мультиметра (подключал последовательно в разрыв цепи контроллер-серва) серва заработала снова.
Apino пишет 31.01.2014 в 01:44 #
Только, что даст его замена. Он ведь не сам по себе сгорел…Подскажите, плиз, куда дальше копать…
Alex_EXE пишет 01.02.2014 в 03:16 #
Самый простой способ заменить на новую, если серва из серии помырла не первая, то задуматься о условиях её эксплуатации и/или её качества.
Застопоренный мотор — интересный вопрос, что с ним и почему произошло? Застопорка могла сжечь мосфет. Или из строя вышла электроника и доконала мотор.
Далее предлагаю не засорять тему и перейти в личку.