Сервопривод (сервомеханизм) — это электромагнитное устройство, преобразующее электричество в точное управляемое движение с помощью механизмов отрицательной обратной связи.
Сервоприводы могут использоваться для создания линейного или кругового движения, в зависимости от типа. Типичный сервопривод включает в себя двигатель постоянного тока, зубчатую передачу, потенциометр, интегральную схему (ИС) и выходной вал. Требуемое положение сервопривода поступает на вход микросхемы в виде кодированного сигнала. ИС управляет двигателем, передавая энергию через шестерни, которые задают скорость и направление движения, пока сигнал от потенциометра не покажет, что требуемое положение достигнуто, и микросхема не остановит двигатель.
Потенциометр делает возможным контролируемое движение, передавая текущее положение, одновременно допуская коррекцию за счет внешних сил, действующих на управляющие поверхности: как только поверхность перемещается, потенциометр подает сигнал положения, а ИС подает сигнал о необходимом движении двигателя до тех пор, пока не будет восстановлено правильное положение.
Комбинацию сервоприводов и многоредукторных электродвигателей можно организовать для выполнения более сложных задач в различных типах систем, включая роботов, транспортные средства, производственные системы, а также беспроводные сети датчиков и исполнительных механизмов.
Как работает сервопривод?
Сервоприводы имеют три провода, выходящие из корпуса (см. фото слева).
Каждый из этих проводов имеет определённое назначение. Эти три провода предназначены для управления, питания и заземления.
Управляющий провод отвечает за подачу электрических импульсов. Двигатель вращается в нужном направлении в соответствии с этими импульсами.
Вращение двигателя изменяет сопротивление потенциометра, что позволяет схеме управления регулировать величину и направление движения. Когда вал достигает нужного положения, подача питания отключается.
Провод питания обеспечивает сервопривод необходимым питанием, а провод заземления обеспечивает отдельный путь подключения от основной цепи. Это защищает от удара током, но не является необходимым для работы сервопривода.
Объяснение цифровых сервоприводов RC
Цифровой сервоприводЦифровой RC-сервопривод использует другой способ отправки импульсных сигналов на серводвигатель.
Если аналоговый сервопривод рассчитан на отправку постоянного напряжения частотой 50 импульсов в секунду, то цифровой RC-сервопривод способен отправлять до 300 импульсов в секунду!
Благодаря этим быстрым импульсным сигналам скорость двигателя значительно увеличится, а крутящий момент станет более постоянным; это уменьшит величину зоны нечувствительности.
В результате при использовании цифрового сервопривода обеспечивается более быстрая реакция и более быстрое ускорение компонента RC.
Кроме того, благодаря уменьшению зоны нечувствительности крутящий момент обеспечивает лучшую удерживающую способность. Используя цифровой сервопривод, вы можете мгновенно ощутить управление.
Позвольте мне представить вам пример. Допустим, вам нужно подключить цифровой и аналоговый сервопривод к приёмнику.
Если повернуть аналоговое сервоколесо в сторону от центра, вы заметите, что через некоторое время оно реагирует и сопротивляется — задержка заметна.
Однако при повороте колеса цифрового сервопривода в сторону от центра вы почувствуете, что колесо и вал реагируют и удерживаются в заданном вами положении очень быстро и плавно.
Объяснение аналоговых RC-сервоприводов
Аналоговый RC-серводвигатель является стандартным типом сервопривода.
Он регулирует скорость двигателя, просто посылая импульсы включения и выключения.
Обычно напряжение импульса находится в диапазоне от 4,8 до 6,0 вольт и остаётся постоянным. Аналоговый датчик получает 50 импульсов в секунду, и в состоянии покоя на него не подается напряжение.
Чем дольше импульс «Вкл» подается на сервопривод, тем быстрее вращается двигатель и тем выше развиваемый крутящий момент. Одним из основных недостатков аналогового сервопривода является задержка реакции на небольшие команды.
Это не позволяет двигателю вращаться достаточно быстро. Кроме того, это создаёт вялый крутящий момент. Такая ситуация называется «мёртвой зоной».
Время публикации: 01 июня 2022 г.