Серводвигатели: Сервопривод: что это такое, виды, принцип работы сервомотора

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

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

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.

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.

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.

• 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

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:

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.

Введение в сервомоторы

Что такое серводвигатель?

Серводвигатели (или сервоприводы) представляют собой автономные электрические устройства (см. Рис. 1 ниже), которые вращают или толкают детали машины с большой точностью. Сервоприводы можно найти во многих местах: от игрушек до бытовой электроники, автомобилей и самолетов.Если у вас есть радиоуправляемая модель автомобиля, самолета или вертолета, вы используете как минимум несколько сервоприводов. В модельном автомобиле или самолете сервоприводы перемещают рычаги вперед и назад для управления рулем или регулировки поверхностей крыла. При вращении вала, соединенного с дросселем двигателя, сервопривод регулирует скорость автомобиля или самолета, работающих на топливе. Сервоприводы также появляются за кулисами на устройствах, которые мы используем каждый день. Электронные устройства, такие как проигрыватели DVD и Blu-ray Disc ^TM , используют сервоприводы для выдвижения или втягивания лотков для дисков.В автомобилях 21-го века сервоприводы управляют скоростью автомобиля. Педаль газа, аналогичная регулятору громкости на радио, посылает электрический сигнал, который сообщает компьютеру автомобиля, насколько сильно она нажата. Компьютер автомобиля вычисляет эту информацию и другие данные от других датчиков и отправляет сигнал сервоприводу, прикрепленному к дроссельной заслонке, для регулировки скорости двигателя. Коммерческие самолеты используют сервоприводы и связанные с ними гидравлические технологии, чтобы толкать и тянуть практически все в самолете.

И, конечно же, роботы не могут существовать без сервоприводов. Вы видите сервоуправляемых роботов почти в каждом фильме (у этих сложных аниматронных марионеток есть десятки сервоприводов), и вы, вероятно, видели несколько игрушек-роботов на продажу. Маленькие лабораторные роботы также используют сервоприводы для перемещения своих суставов. Сервоприводы для хобби бывают разных форм и размеров для различных применений.Вы можете захотеть большой, мощный для перемещения руки большого робота, или маленький, чтобы брови робота поднимались и опускались. Рисунок 2 ниже показывает два размера, которые вы можете найти в хобби-магазине — недорогой обычный размер и более дорогой миниатюрный.

Как работает серводвигатель?

Простота сервопривода входит в число функций, которые делают их такими надежными. Сердцем сервопривода является небольшой двигатель постоянного тока (DC), похожий на тот, который вы можете найти в недорогой игрушке. Эти двигатели работают на электричестве от батареи и вращаются на высоких об / мин (оборотов в минуту), но производят очень низкий крутящий момент (крутящая сила, используемая для работа — вы прикладываете крутящий момент, когда открываете банку).Расположение зубчатых колес принимает высокую скорость двигателя и замедляет ее, одновременно увеличивая крутящий момент. (Основной закон физики: работа = сила х расстояние.) Крошечный электродвигатель не имеет большого крутящего момента, но он может вращаться очень быстро (малая сила, большое расстояние). Конструкция редуктора внутри корпуса сервопривода преобразует выходной сигнал в гораздо более медленную скорость вращения, но с большим крутящим моментом (большая сила, небольшое расстояние). Объем реальной работы такой же, просто полезнее. Зубчатые колеса в недорогом серводвигателе, как правило, сделаны из пластика, чтобы сделать его легче и дешевле (см. Рис. 3 ниже).На сервоприводе, предназначенном для обеспечения большего крутящего момента для более тяжелой работы, зубчатые колеса сделаны из металла (см. Рис. 4 ниже) и их сложнее повредить.

С небольшим двигателем постоянного тока вы подаете питание от батареи, и двигатель вращается. В отличие от простого двигателя постоянного тока, вал вращающегося серводвигателя замедлен с помощью зубчатых колес.Датчик положения на последней передаче соединен с небольшой платой (см. Рисунок 5 ниже). Датчик сообщает этой печатной плате, как далеко повернулся вал серво-выхода. Электронный входной сигнал от компьютера или радиоприемника в автомобиле с дистанционным управлением также подается на эту печатную плату. Электроника на плате декодирует сигналы, чтобы определить, как далеко пользователь хочет вращать сервопривод. Затем он сравнивает желаемое положение с фактическим положением и решает, в каком направлении вращать вал, чтобы он достиг желаемого положения.

Представьте, что вы играете в мяч с другом на спортивной площадке. Вы стоите на одном конце и хотите, чтобы ваш друг вышел на длинный бросок. Вы можете продолжать кричать «все дальше, дальше, дальше», пока она не уйдет так далеко, как вы хотели.Но если она вышла дальше, чем вы можете бросить, вам придется крикнуть «ближе», пока она не вернется в нужное место. Если бы она была простым двигателем в руке робота, а вы — микропроцессором, вам бы пришлось потратить некоторое время на то, чтобы посмотреть, что она сделала, и дать ей команды, чтобы переместить ее обратно в нужное место (это называется петлей обратной связи ). ). Если бы она была серводвигателем, вы могли бы просто сказать «выходите ровно на 4,5 метра» и знать, что она найдет правильное место. Вот что делает серводвигатели такими полезными: как только вы говорите им, что вы хотите сделать, они делают работу без вашей помощи.Это автоматическое поведение поиска серводвигателей делает их идеальными для многих роботизированных приложений.

Типы серводвигателей

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

• Серводвигатель 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 для предотвращения поворота за эти пределы для защиты датчика вращения.Эти общие сервоприводы можно найти в радиоуправляемых автомобилях и водных и воздушных судах, игрушках, роботах, и много других приложений.
• Сервопривод непрерывного вращения : Это очень похоже на обычный серводвигатель 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 такого типа на радиолокационной антенне, если вы установите его на роботе. Или Вы можете использовать один в качестве двигателя на мобильном роботе.
• Линейный сервопривод : Это также похоже на сервомотор позиционного вращения, описанный выше, но с дополнительными шестернями (обычно механизм с реечной передачей ) для изменения выходного сигнала с кругового на вперед и назад. Эти сервоприводы нелегко найти, но иногда их можно найти в хобби-магазинах, где они используются в качестве исполнительных механизмов в больших моделях самолетов.

Выбор серводвигателя

При запуске проекта, который использует сервоприводы, обратите внимание на требования вашего приложения. Как быстро сервопривод должен вращаться из одной позиции в другую? Насколько сложно это будет толкать или тянуть? Нужно ли мне позиционное вращение, непрерывное вращение или линейный сервопривод? Насколько допустимо превышение ? Чем меньше вы платите за сервопривод, тем меньше механической силы он будет собирать и тем меньше будет точность его движений. Вы можете заплатить немного больше и получить тот, который движется быстро, но у него может не быть большой силы.Вы также можете купить тот, который будет тянуть или толкать большие грузы, но он не может двигаться быстро или точно. На веб-сайтах производителей и в онлайн-руководствах по хобби будет много информации, которую можно использовать для сравнения моделей. Вы также обнаружите, что в хобби-магазинах есть набор сервоприводов, которые обычно могут помочь вам решить, какой из них подходит для вашего проекта и бюджета.

Управление серводвигателем

Сервоприводы принимают команды из серии импульсов, посылаемых с компьютера или радио. Импульс представляет собой переход от низкого напряжения к высокому напряжению, которое остается высоким в течение короткого времени, а затем возвращается к низкому.В батарейных устройствах, таких как сервоприводы, «низкий» считается заземлением или 0 вольт, а «высокий» — напряжением аккумулятора. Сервоприводы, как правило, работают в диапазоне от 4,5 до 6 вольт, поэтому они очень любители компьютеров.

Вы когда-нибудь брали один конец веревки, которая была привязана к дереву, или держали один конец скакалки, пока друг держал другой? Представьте, что, удерживая конец веревки, вы двигали руку вверх и вниз. Веревка создаст большой горб, который будет перемещаться от вашего конца к другому.То, что вы сделали, применили импульс , и он прошел вниз по веревке как волна . Когда вы поднимаете руку вверх и вниз, если вы дольше держите руку в воздухе, кто-то, наблюдающий за этим экспериментом со стороны, увидит, что пульс в веревке будет длиннее или шире. Если вы опустите руку раньше, пульс будет короче или более узким. Это ширина импульса . Если вы продолжаете движение вверх и вниз, выполняя целую кучу этих импульсов один за другим, вы создали последовательность импульсов (см. Рисунок 6 ниже).Как часто вы поднимали и опускали свой конец? Это частота вашей последовательности импульсов и измеряется в импульсах в секунду, или Гц (сокращение от «герц»).

Примечание : Микропроцессор в вашем компьютере использует импульсы от специальных схем синхронизации, чтобы выполнить работу. Слышали ли вы о скорости вашего компьютера, упоминаемой как 1,7 гигагерца (ГГц)? Это способ сказать, что импульсы приходят с частотой 1,7 миллиарда импульсов в секунду, или 1 700 000 000 Гц.Представьте, что вы пытаетесь так быстро переместить свою веревку!

Ваш сервопривод должен быть подключен к источнику питания (от 4,5 до 6 вольт), и должен поступить управляющий сигнал от компьютера или другой схемы. Требования к каждому сервоприводу немного различаются, но последовательность импульсов (как в Рисунок 6 выше) с частотой от 50 до 60 Гц хорошо работает для большинства моделей.Ширина импульса будет варьироваться от приблизительно от 1 миллисекунды до 2 или 3 миллисекунд (одна миллисекунда составляет 1/1000 секунды). Популярный У любителей компьютеров, таких как Arduino ^TM , есть программные команды на языке для генерируя эти последовательности импульсов. Но любой микроконтроллер может быть запрограммирован для генерации этих сигналов. Система, которая передает информацию на основе ширины импульсов, использует широтно-импульсную модуляцию (или ШИМ) и является очень распространенным способом управления скоростью двигателя и яркостью светодиодов, а также положением серводвигателя.

Ресурсы

Следующее руководство по выбору поможет вам определить, какой сервопривод Futaba® соответствует вашим потребностям:

Вот руководство пользователя Hitec, другого производителя сервоприводов:

Кредиты

Говард Эглоштайн, друзья науки

Изучите наши научные видео

Серво Моторс Работа | Как работают серводвигатели

Как работают серводвигатели

Этот маленький мотор отличается высокой эффективностью и мощностью. Серводвигатели существуют уже давно и используются во многих областях. Они небольшие по размеру, но имеют большой удар и очень энергоэффективны. Эти функции позволяют использовать их для управления игрушечными автомобилями, роботами и самолетами с дистанционным или радиоуправлением. Серводвигатели также используются в промышленных приложениях, робототехнике, поточном производстве, фармацевтике и общественном питании.Но как работают маленькие парни?

Сервосистема встроена прямо в моторный блок и имеет позиционируемый вал, который обычно оснащен шестерней (как показано ниже). Двигатель управляется электрическим сигналом, который определяет величину движения вала.

Что внутри сервопривода?

Чтобы полностью понять, как работает сервопривод, нужно заглянуть под капот. Внутри есть довольно простая установка: небольшой двигатель постоянного тока, потенциометр и схема управления.Мотор прикреплен шестернями к колесу управления. Когда двигатель вращается, сопротивление потенциометра изменяется, поэтому схема управления может точно регулировать интенсивность движения и направление движения.

Когда вал двигателя находится в нужном положении, питание, подаваемое на двигатель, прекращается. Если нет, двигатель вращается в соответствующем направлении. Требуемая позиция посылается через электрические импульсы через сигнальный провод. Скорость двигателя пропорциональна разнице между его фактическим положением и желаемым положением.Таким образом, если двигатель находится в нужном положении, он будет вращаться медленно, в противном случае он будет вращаться быстро. Это называется пропорциональным управлением . Это означает, что двигатель будет работать настолько сильно, насколько это необходимо для выполнения поставленной задачи, очень эффективный маленький парень.

Как контролируется сервопривод?

Внутренности серводвигателя (L) и сервопривода в сборе (R) Сервоприводы
управляются путем подачи электрического импульса переменной ширины или широтно-импульсной модуляции (ШИМ) через управляющий провод.Существует минимальный импульс, максимальный импульс и частота повторения. Серводвигатель обычно может поворачиваться только на 90 ° в любом направлении, что в общей сложности составляет 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, отправляемый на двигатель, определяет положение вала и зависит от длительности импульса, передаваемого по управляющему проводу; ротор повернется в нужное положение. Серводвигатель ожидает увидеть импульс каждые 20 миллисекунд (мс), и длительность импульса будет определять, как далеко двигатель поворачивается.Например, импульс 1,5 мс заставит двигатель повернуться в положение 90 °. Короче 1,5 мс перемещает его в направлении против часовой стрелки в направлении положения 0 °, а если длина больше 1,5 мс, сервопривод поворачивается в направлении по часовой стрелке в направлении положения 180 °. Сервоуправление с переменной шириной импульса
Когда этим сервоприводам приказано двигаться, они переместятся в положение и удержат это положение. Если внешняя сила оказывает давление на сервопривод, когда сервопривод удерживает позицию, сервопривод будет сопротивляться выходу из этой позиции.Максимальное усилие, которое может оказать сервопривод, называется номинальным моментом сервопривода. Серво не будет занимать свою позицию вечно, хотя; импульс положения должен быть повторен, чтобы дать команду сервоприводу оставаться в положении.

Типы сервомоторов

Существует два типа серводвигателей — переменного и постоянного тока. Сервопривод переменного тока может выдерживать 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 облегчает движение вашего робота. Они оснащены двумя шарикоподшипниками на выходном валу для уменьшения трения и легкого доступа к потенциометру регулировки точки покоя.

Применение серводвигателя

Сервоприводы используются в радиоуправляемых самолетах для позиционирования управляющих поверхностей, таких как лифты, рули направления, ходьба робота или управление захватами . Серводвигатели имеют небольшой размер, встроенную схему управления и хорошую мощность для своих размеров.

В сфере общественного питания и фармацевтики инструменты предназначены для использования в более жестких условиях, где существует высокая вероятность коррозии из-за неоднократной стирки при высоких давлениях и температурах для соблюдения строгих гигиенических норм. Сервоприводы также используются в поточной , где требуется многократное повторение, но точная работа.

Конечно, вам не нужно знать, как сервопривод работает, чтобы использовать его, но, как и с большинством электроники, чем больше вы понимаете, тем больше дверей открывается для расширенных проектов и возможностей проектов.Являетесь ли вы любителем строительных роботов, инженером, разрабатывающим промышленные системы, или просто любопытным, куда вас приведут серводвигатели?

Servo Motor Руководство покупателя

---

Если у вас есть электронная история или проект, которым вы хотели бы поделиться, пожалуйста, напишите [электронная почта защищена]. ,Сервомоторы

— принцип работы, управление и применение Это также требует, как правило, сложного контроллера, часто выделенного модуля, специально разработанного для использования с серводвигателями. Серводвигатели — это двигатели постоянного тока, которые позволяют точно контролировать угловое положение. Это двигатели постоянного тока, скорость которых медленно снижается за счет зубчатых колес. Серводвигатели обычно имеют обороты, отсекаемые от 90 ° до 180 °.Некоторые серводвигатели также имеют обороты вращения 360 ° и более. Но серводвигатели не вращаются постоянно. Их вращение ограничено между фиксированными углами.

Серводвигатель представляет собой сборку из четырех элементов: обычный двигатель постоянного тока, редуктор, устройство определения положения и схема управления. Двигатель постоянного тока соединен с зубчатым механизмом, который обеспечивает обратную связь с датчиком положения, который в основном является потенциометром. От коробки передач выходной сигнал двигателя подается через шлиц сервопривода на рычаг сервомотора.Для стандартных серводвигателей редуктор обычно изготавливается из пластика, а для сервоприводов высокой мощности — из металла.

Серводвигатель состоит из трех проводов: черный провод, подключенный к земле, белый / желтый провод, подключенный к блоку управления, и красный провод, подключенный к источнику питания.

Функция серводвигателя состоит в том, чтобы принимать управляющий сигнал, который представляет желаемое выходное положение серводвигателя, и подавать питание на его двигатель постоянного тока, пока его вал не повернется в это положение.

Он использует устройство определения положения для определения положения вращения вала, поэтому он знает, в каком направлении должен вращаться двигатель, чтобы переместить вал в указанное положение. Вал обычно не вращается вокруг, как двигатель постоянного тока, но может поворачиваться на 200 градусов.

Серводвигатель

Из положения ротора создается вращающееся магнитное поле, которое эффективно генерирует ток. Ток протекает в обмотке для создания вращающегося магнитного поля.Вал передает мощность двигателя. Нагрузка приводится через механизм передачи. Высокофункциональный редкоземельный или другой постоянный магнит расположен снаружи вала. Оптический датчик всегда отслеживает количество оборотов и положение вала.

Работа серводвигателя

Сервомотор

состоит из двигателя постоянного тока, системы зубчатой ​​передачи, датчика положения и цепи управления. Двигатели постоянного тока питаются от аккумулятора и работают на высокой скорости и с низким крутящим моментом.Узел редуктора и вала, соединенный с двигателями постоянного тока, понижает эту скорость до достаточной скорости и более высокого крутящего момента. Датчик положения определяет положение вала в определенном положении и передает информацию в цепь управления. Схема управления соответственно декодирует сигналы от датчика положения и сравнивает фактическое положение двигателей с требуемым положением и соответственно управляет направлением вращения двигателя постоянного тока, чтобы получить требуемое положение. Серводвигатель обычно требует питания постоянного тока 4.От 8 В до 6 В.

Управление серводвигателем

Серводвигатель управляется путем управления его положением с использованием метода широтно-импульсной модуляции. Ширина импульса, подаваемого на двигатель, варьируется и отправляется на фиксированное количество времени.

Ширина импульса определяет угловое положение серводвигателя. Например, длительность импульса 1 мс вызывает угловое положение 0 градусов, тогда как длительность импульса 2 мс вызывает угловую ширину 180 градусов.

Преимущества:

• Если на двигатель ложится тяжелая нагрузка, то водитель будет увеличивать ток на катушке двигателя при попытке вращения двигателя.Нет никакого пошагового условия.
• Возможна высокоскоростная работа.

Недостатки:

• Так как серводвигатель пытается вращаться в соответствии с командными импульсами, но запаздывает, он не подходит для точного управления вращением.
• Более высокая стоимость.
• При остановке ротор двигателя продолжает двигаться вперед и назад на один импульс, поэтому он не подходит, если вам нужно предотвратить вибрацию

7 Применение серводвигателей

Серводвигатели используются в приложениях, требующих быстрых колебаний скорости без перегрева двигателя.

• В промышленности они используются в станках, упаковке, автоматизации производства, погрузочно-разгрузочных работах, обработке печатных материалов, сборочных линиях и во многих других сложных областях робототехники, станков с ЧПУ или автоматизированного производства.
• Они также используются в радиоуправляемых самолетах для управления расположением и движением лифтов.
• Они используются в роботах благодаря плавному включению и выключению и точному позиционированию.
• Они также используются в аэрокосмической промышленности для поддержания гидравлической жидкости в их гидравлических системах.
• Они используются во многих радиоуправляемых игрушках.
• Они используются в электронных устройствах, таких как DVD-диски или проигрыватели дисков Blue-ray, для расширения или воспроизведения лотков для дисков.
• Они также используются в автомобилях для поддержания скорости транспортных средств.

Схема применения серводвигателя

Из схемы применения ниже: Каждый двигатель имеет три входа: VCC, заземление и периодический прямоугольный сигнал. Ширина импульса прямоугольной волны определяет скорость и направление серводвигателей.В нашем случае нам просто нужно изменить направление, чтобы устройство могло двигаться вперед, назад и поворачиваться влево и вправо. Если длительность импульса находится под определенным периодом времени, двигатель будет двигаться по часовой стрелке. Если длительность импульса превышает этот временной интервал, двигатель будет двигаться против часовой стрелки. Средний таймфрейм можно отрегулировать с помощью встроенного потенциометра внутри двигателя.

3 Различия между шаговым двигателем и серводвигателем:

• Шаговые двигатели имеют большое количество полюсов, магнитных пар, генерируемых постоянным магнитом, или электрический ток.Серводвигатели имеют очень мало полюсов; каждый полюс предлагает естественную точку остановки для вала двигателя.
• Крутящий момент шагового двигателя на низких скоростях больше, чем у серводвигателя того же размера.
• Работа шагового двигателя синхронизируется с помощью сигналов командных импульсов, выводимых из генератора импульсов. Напротив, работа серводвигателя отстает от командных импульсов.

Теперь у вас есть представление о работе сервометра, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или проекты в области электротехники и электроники оставьте комментарии ниже.

Фото Кредит

.

Серводвигатели (только мотор)

1-800-GO-VEXTA (468-3982)

Тюнинг Бесплатный Серво Моторс

Бесконтактные серводвигатели серии NX способны к высокоточному управлению с простым управлением, подобно шаговым двигателям. Эти серводвигатели предназначены для высокоточного и высокоточного позиционирования. В качестве двигателя, способного точно контролировать угол поворота и скорость, он может использоваться для различного оборудования.

• Тюнинг Бесплатно
• Компактный и большой мощности
• Широкий диапазон переменной скорости
• Стандартный или Планетарный редуктор типа
• Типы электромагнитных тормозов
• Требуется драйвер серии NX *

гибридный сервомотор / шаговый двигатель

Эти продукты используют нашу технологию замкнутого контура AlphaStep для поддержания позиционирования даже во время резких колебаний нагрузки и ускорений без поиска или настройки усиления.Датчик определения положения ротора контролирует скорость и величину вращения. При обнаружении состояния перегрузки он мгновенно восстанавливает управление в режиме замкнутого контура. Когда состояние перегрузки продолжается, он выдаст сигнал тревоги, что обеспечит надежность.

Использование энергосберегающей технологии обеспечивает более низкую тепловую мощность двигателя и на 47% меньше потребляемую мощность. Усовершенствованная технология драйверов обеспечивает низкую вибрацию, а также 2 типа драйверов в зависимости от конфигурации вашей системы.Используйте программу настройки данных MEXE02 для простой настройки и мониторинга.

• Абсолютный механический кодер или резольвер типа
• Нет Охота или Настройка Gain
• Высокоэффективный
• Широкий выбор типов редукторов
• Электромагнитный вариант
Требуется соответствующий драйвер
• (встроенный контроллер или импульсный вход).

,

No related posts.