Что такое сервопривод, управление сервоприводом

Статья не найдена!

Page 2

  • Общий раздел
  • Электроприводы
  • Микросхемы

Page 3

На странице:

Сортировка:

Широтно импульсная модуляция (ШИМ)

Широтно-импульсная модуляция — ШИМ (в английском варианте pulse-width modulation (PWM)) — процесс представления сигнала в виде череды импульсов с постоянной частотой и управления уровнем этого сигнала путём изменения скважности данных импульсов. Определение звучит сложно, но на самом д..

Page 4

На странице:

Сортировка:

Серводвигатель (устройство и принцип работы)

Сервопривод (лат.servus – слуга, помощник; следящий привод) — привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервопривод чаще всего встречается в робототехнике. Без него невозможно обойтись, особенно когда..

Page 5

На странице:

Сортировка:

В настоящее время по всему миру выпускается невероятное количество микросхем со всевозможными функциями. Насчитывается десятки тысяч различных микросхем от десятков производителей. Но очевидно, что требуется определенная стандартизация корпусов микросхем для того, чтобы разработчики могли удобно их ..

В мире существует несметное количество различных моделей микросхем. Логично, что их необходимо каким-то образом различать. Для этих целей предусмотренна маркировка, которая всегда наносится на верхнюю часть корпуса микросхемы (рисунок 1). Рисунок 1 Маркировка дает возможность однозначно оп..

  КУПИТЬ: NE555          Документация Устройства: NE555.pdf  В этой статье мы рассмотрим такую выдающуюся микросхему, как 555-й таймер (обычно обозначается как NE555, но у разных производителей обозначение может быть немного разным). По мере рас..

Триггер (Разновидности триггеров)

Если говорить о триггерах обобщенно, то триггер — это целый класс цифровых устройств, которые могут длительное время находиться в одном из двух устойчивых состояний. Переходят они из одного устойчивого состояния в другое под воздействием внешних сигналов. Первое устойчивое состояние — это когд..

С момента изобретения транзистора и появления электронной промышленности ученые и инженеры столкнулись с необходимостью разработки и производства компактных схем в одном корпусе. Результатом такой работы стало практически одновременное (в 1960-х годах) появление нескольких технологий создания микрос..

Page 6

В этом разделе нет статей.

Page 7

В этом разделе нет статей.

Page 8

Источник: http://academy.evolvector.ru/index.php?route=product/product&product_id=73

Управление сервоприводом, его работа и характеристика

Многие люди задаются вопросом, что же такое сервопривод и как им пользоваться? Он не обладает очень сложной конструкцией или настройкой, ознакомиться с ним можно, потратив немного своего времени. Вся конструкция обычного сервопривода — это двигатель, датчик позиционирования и система, благодаря которой можно будет управлять устройством, регулировать позиции и скорости тока.

Само устройство называется так неспроста, слово сервопривод имеет латинские корни. Слово «серво» идёт от латинского слова «servo», что обозначает прислуживание, а дословно переводится как раб или помощник.

Сфера применения устройства

Ранее его использовали только в роли вспомогательного устройства, но теперь области его применения начали стремительно расти. В наше время он используется для сервомеханизмов и именно в этой области заключается его главное применение.

Они используются в очень многих сферах, но как и любые другие приборы, у сервопривода есть области, для которых эти устройства подходят лучше всего. Самые широкие сферы применения устройства:

  • Изготовление бумаги и упаковок стало намного быстрее и эффективнее, именно поэтому их используют в этой области чаще всего.
  • Отлично справляется с изготовлением листов из металла.
  • Создание промышленных роботов.
  • Производится транспортное оборудование.
  • Постоянно используется в деревообрабатывающей промышленности.

Сервопривод для багажника автомобиля

Стоит осветить работу прибора для багажников автомобилей. Они используются постоянно и имеют высокую конкуренцию друг с другом, так как фирм-производителей становится всё больше и больше.

Практически все сервоприводы на данный момент имеют большой уровень комфорта для хозяина. Сервопривод для машины — это сервопривод, управление которым является очень простым. Благодаря ему багажник можно открывать и закрывать не выходя из машины с помощью кнопки, которая будет вмонтирована или в брелок сигнализации, или в кнопку машины. Всё зависит от водителя.

Большинство устройств для багажников обладают высоким качеством, так как конкуренция на рынке очень высокая.

Причина популярности сервопривода

Можно задаться вопросом: почему несколько лет назад практически никто не знал про сервопривод, если это только не касалось специальности, а сейчас очень многие люди используют его чуть ли не во всех промышленных сферах, и он всё обретает популярность всё сильнее и сильнее? Почему он всем нужен?

Пожалуй, стоит начать с того, что они обладают отличным функционированием и качеством. Точность сервоприводов находится на очень высоком уровне, давая возможность управлять любыми приборами с его помощью без погрешностей. Настройка сервопривода является очень простой и практически не отнимает времени, если следовать инструкции.

Все устройства содержат различные конструкции, которые им помогают поддерживать скорость в механизмах. Чаще всего их используют для промышленных роботов, а также в станках, если они обладают высокой точностью. Промышленные роботы обладают высокой эффективностью. Стоит заметить, для создания роботов используются сервоприводы вращательного движения.

Он имеет больший диапазон контроля скоростей, что не может не входить в список плюсов этого устройства.

Одна из основных проблем с устройствами, которые чем-либо похожи с сервоприводом состоит в том, что устойчивость к помехам этих устройств является очень маленькой, это делает работу с ними невозможной.

Устройство обладает высокой устойчивостью к помехам, тем самым это позволяет спокойно работать с этим устройством.

Принцип работы

Работа сервопривода имеет свою схему. Принцип работы основан на управлении другими приборами на расстоянии с помощью подачи и получения сигнала, которые регулирует объект.

Контроллер сервопривода не обладает сложной системой и с ним можно будет ознакомиться, прочитав инструкцию. Все они похожи по действию.

Для их управления используются контроллеры. Очень популярными являются ЧПУ-контроллеры.

Особенности устройства

Все устройства сервопривода обладают двумя особенностями:

  • Повышение мощности
  • Обеспечение обратной информационной связи

Энергия на выходе обладает очень высокой мощностью (поступает из внешнего источника) и поэтому для нормальной работы ему нужно её повышать. На входе показатель энергии незначителен.

Обеспечение обратной связи создано для того, чтобы сервопривод мог управлять устройством. Без этой функции он просто-напросто не сможет контролировать устройства на дистанции.

Питание разъёмов устройства

Сервопривод, принцип которого нацелен на работу с радиоуправляемыми конфигурациями, состоит в основном из трёх проводов:

  1. Сигнализирующий провод. Благодаря этому проводу происходит передача импульсов. Если можно называть провода по важности, то этот провод будет на первом месте, так как вокруг него крутится вся его работа. Обычно этот провод имеет три раскраски, это белый, жёлтый и красный цвет.
  2. Второй провод является питающим, он обладает красным цветом. Благодаря этому проводу двигатель имеет мощность от 4,8 до 6 B.
  3. Третий провод является заземляющим. Он находится в устройстве для обеспечения безопасности в использовании этого устройства. Заземляющий провод имеет коричневый или чёрный цвет.

На данный момент широко выпускаются сервоприводы, имеющие мощность двигателя от 5 до 6 В, но чаще всего они обладают мощностью двигателя в 6 В. Бывают исключения, так как не все устройства рассчитаны на работу с таким высоким напряжением.

Аналоговые модификации

За последние десять лет абсолютно все приборы очень сильно улучшили свои показатели. Если раньше все устройства были больших размеров с низким уровнем вращения, то сейчас практически все устройства обладают очень высоким уровнем вращения, тем самым имея маленький размер. Кроме этого, они улучшились и в плане показателей элементов кручения.

Сервоприводы развиваются всё быстрее и быстрее, и сейчас, последним витком развития являются такие устройства на цифровой основе. У них есть свои, очень заметные преимущества, но также они обладают и минусами.

Если смотреть на аналоговые и цифровые устройства с виду, то они окажутся практически неразличимы. Их отличие заключается в том, что находится внутри их. Внутри аналоговых приборов находится микросхема, на цифровом же устройстве находится микропроцессор, который способен анализировать сигнал приёмника, тем самым успешно управляя двигателем.

Не стоит говорить, что аналоговая и цифровая модификации сильно отличаются в функционировании. Они могут обладать абсолютно одинаковыми механизмами и двигателями, а могут и в корне отличаться друг от друга. Всё зависит от конкретных примеров.

Цифровая модификация имеет один и тот же принцип работы, что и аналоговая. Их отличие заключается в показателях частоты процесса. Аналоговые сервоприводы имеют показатель частоты в 50 раз за одну секунду, а показатель цифровых — 300 раз в секунду. Но не стоит забывать о том, что именно по этой причине цифровой сервопривод быстрее разряжается.

Управление сервоприводом

Источник: https://instrument.guru/osnastka/upravlenie-servoprivodom-ego-rabota-i-harakteristika.html

Управление сервоприводом

Довелось немного поработать с сервоприводами, решил поделиться информацией.

Думаю любой человек представляет себе, что такое электродвигатель, нет? — тогда вспомните какой нибудь вентилятор. Какая характерная черта? Правильно, подали напряжение он крутится, сняли напряжение — не крутится.

Сервопривод, это тоже движок, но в отличие от других, на сколько скажешь ему повернуться, на столько он и повернется и остановится. Пока держится управляющий сигнал, сервопривод будет фиксировать свое положение.

Можете его хоть руками покрутить, он все равно вернется в заданное положение.

Угол на который поворачивается серва, задается шириной импульса. Стоит уточнить небольшую тонкость, сервоприводы бывают разные. Бывают такие, которые крутятся постоянно в определенную сторону, при этом ширина импульса влияет только на скорость поворота. Бывают многооборотистые.

Те о которых речь пойдет дальше, на сайте производителя имеют явную маркировку, в которой указан угол поворота. Поэтому учтите если серва, не имеет явной маркировки, то может оказаться так, что она тупо постоянно вращается. Не путайте, надписи 0.

20 sec/60° означают скорость вращения, они никак не связаны с максимальным углом поворота.

Перейдем к теории. Представляем себе микроконтроллер с подключенным к АЦП входу резистором R и некий движок, который крутится по ШИМ сигналу PWM. Допустим уровень сигнала АЦП напрямую связан с ШИМ выходом, тогда когда мы будем крутить резистор, то скорость будет меняться, когда напряжение АЦП станет равным 0, движок остановится.

Теперь рассмотрим вариант 2. Ручка резистора насажена на вал двигателя, таким образом, что когда двигатель вращается, он изменяет сопротивление резистора, следовательно и напряжение, которое подается на вход АЦП.

При этом, если имеется еще один источник сигнала, то микроконтроллер сравнивает напряжение на входах и если оно больше, то крутит в одну сторону, если меньше, то в другую. Рано или поздно напряжения уровняются и движок остановится.

Поэтому серва включает в себя все что нарисовано: резистор, микроконтроллер, двигатель. Внешний сигнал естественно подавать должны мы, чтобы управлять.

Типовые кишки выглядят так:

На фотке видно что резистор и моторчик соединяется через кучу шестеренок, поэтому если полезете внутрь будьте готовы что на вас высыпется все это добро. Вид снизу

Читайте также:  Блуждающие токи, защита от блуждающих токов

Чаще всего ширина импульса колеблется в диапазоне от 1100мкс до 1900мкс, при периоде 20мс, но цифры могут отличаться, причем достаточно сильно.

Пример из даташита: Control System: +Pulse Width Control 1520usec Neutral Required Pulse: 3-5 Volt Peak to Peak Square Wave Operating Voltage: 4.8 Volts Operating Speed (6V): 0.

20sec/60 degrees at no load Operating Angle: 45 Deg. one side pulse traveling 400usec Continuous Rotation Modifiable: No

Direction: Counter Clockwise/Pulse Traveling 1520-1900usec

Отсюда четко видно, что средняя точка 1520мкс, чтобы повернуть такую серву на 45градусов, уже нужно подать импульс 1900мкс, соответственно остальные углы рассчитываются пропорцией. Чтобы повернуть на -45 градусов нужно подать импульс 1100мкс. Т.е. диапазон 90град. Еще видно, что под Continuous Rotation сей девайс не заточен, что хорошо.

Перейдем к практике. Есть поциент Futaba S3152, которым нужно покрутить туды — сюды.

Также можно это дело потестить в протеусе. Обычное подключение по трем проводам красный +5В, черный — земля, белый — управляющий.

В последних версиях CAVR, в Codewizard появилось много ништяков, например можно вбить цифры в попугаях и увидеть период и импульс в секундах. Собственно нам важен режим fast pwm top ICR. Примечателен этот режим тем, что ICR задает период, а OCR ширину импульса.

Период вычисляется очень просто:
ICR = (Частота таймера/50Hz)-1

Тогда нужную ширину импульса можно легко вычислить по пропорции: 20ms = ICR

?ms = OCR

В итоге можно переписать так:
OCR = (x*ICR)/20; где x это необходимая длительность импульса. Например, нужна длительность импульса в 1мс, значит OCR= (1*9C3)/20=0x7C.

Собственно и все. Теперь исходим из того, что нейтральная точка = 1524мкс или OCR1 = (1.524*9C3)/20 = 0xBE и зависимости от тогу куда нам нужно повернуть пересчитываем OCR. Простенький пример, поворачиваем на -45, затем 0 и потом +45.

#include
#include
 
void main(void)
{
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=Out Bit2=In Bit1=Out Bit0=In
DDRB=(0

Источник: http://avr-start.ru/?p=3264

Что такое сервопривод

Опубликовано 17.03.2013 23:59:00

В данной статье рассмотрим устройство, принцип работы, характеристики и габаритные размеры сервоприводов.

Определение понятия сервопривод

Сервопривод (следящий привод) — привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода (устройства, рабочего органа), имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.

п.) и блок управления приводом (электронную схему или механическую систему тяг), автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике (и, соответственно, на устройстве) согласно заданному внешнему значению (положению ручки управления или численному значению от других систем).

Проще говоря, сервопривод является «автоматическим точным исполнителем» — получая на вход значение управляющего параметра (в режиме реального времени), он «своими силами» (основываясь на показаниях датчика) стремится создать и поддерживать это значение на выходе исполнительного элемента.

Компоненты для повторения (купить в Китае):

Arduino UNO, либо Arduino Nano, либо Arduino Mega

Соединительные провода (перемычки)

Сервопривод SG90

Сервопривод MG995

Полезная вещь для проверки сервориводов

Тестер сервоприводов

Разобравшись с определением перейдем к непосредственному разбору принципа работы сервопривода Для большей наглядности сразу приведу схематичную картинку внутренностей сервопривода.   

Приступим к разбору. Для подключения к контроллеру от сервопривода тянется 3 провода обжатых чаще всего стандартным 3 пиновым разъемом с шагом 2.54мм (1). Цвета проводов могут варьироваться.

Коричневый или черный — земля (минус), красный — плюс источника питания, оранжевый или белый — управляющий сигнал. Об управляющих сигналах расскажу чуть позже.

  Итак, сигнал приходит на плату которая и будет данный сигнал преобразовывать в импульсы посылаемые непосредственно на двигатель (2). К ней мы вернемся чуть позже. 

Наконец-то мы дошли до той детали, благодаря которой мы и можем считывать и задавать угол поворота сервопривода (3). В интернете нашел отличную GIFку демонстрирующую принцип работы потенциометра.

Принцип работы потенциометра прост. Потенциометр имеет 3 вывода. На крайние выводы подается плюс и минус питания (полярность не имеет значения), между выводами имеется резистивное вещество, по которому и движется ползунок соединенный со средним выводом. В нашем случае договоримся что на крайнем левом у нас плюс, на крайнем правом минус.

Вращая крутилку из левого крайнего положения в крайнее правое положение мы увеличиваем сопротивление, а вместе с тем и уменьшаем напряжение от входного до условно минимального, которое будем снимать со среднего вывода. Значение минимального напряжения будет зависеть от величины максимального сопротивления у конкретно взятого потенциометра.

В рассматриваемых нами сервоприводах чаще всего устанавливают потенциометры на 5 килоОм. С устройством мы разобрались, теперь вернемся к сервоприводу. Крутилка сервопривода у нас состыкована с выходным валом сервопривода, следовательно при повороте выходного вала мы меняем значение на потенциометре.

Условно примем входное напряжение (ручка потенциометра в крайнем правом положении) равное пяти вольтам, пускай при крайнем левом положении потенциометр погасит все напряжение и минимальное напряжение будет равным нулю, а в средней точке тогда у нас будет два с половиной вольта.

Из данных условий у нас получается что при угле в 180° на выходе потенциометра у нас 5 вольт, при 90° 2,5 вольта, а при 0° 0 вольт. Для чего я это так подробно рассказываю? Возвращаемся снова к управляющей плате. Сервопривод находится в положении 0°.

На вход платы управления мы подаем управляющий сигнал который несет в себе информацию о повороте сервопривода на 90°. Электронная начинка платы считывает показания потенциометра, на потенциометре видит 0 вольт, а в программе забито что должно быть 2,5. Вот и весь смысл.

Плата анализирует разницу, затем выбирает направление вращения мотора и будет вращать его до тех пор пока напряжение на выходе потенциометра не станет равным двум с половиной вольтам.  Едем дальше. Чтоб не листать страницу снова вверх, в поисках картинки, приведу её ещё раз.  

Микромоторчик (4) не в состоянии развить мощное усилие на валу (момент), однако обладает высокой скоростью вращения. Для преобразования высокой угловой скорости с малым моментом в низкую с высоким, которая нам как раз и нужна, следует использовать редуктор. Редуктор представлен шестернями соединяющими вал моторчика и выходной вал (5).

Шестерня с меньшим количеством зубцов ведет шестерню с большим. от этого снижается скорость но повышается момент, Более наглядно понять принцип работы редуктора можно взяв в руки сервопривод и попытаться повернуть качалку сервопривода.

Сложно? Конечно, ведь с обратной стороны редуктор превращается в мультипликатор, механическое устройство которое наоборот преобразует низкооборотный мощный момент в высокооборотный слабый.

 
Основные характеристики сервоприводов:

• Усилие на валу

Усилие на валу, он же момент это один из самых важных показателей сервопривода и измеряется в кг/см. В характеристиках обычно указывается для двух вариантов напряжения питания, чаще всего для 4.8В и 6.0В.

Момент в 15 кг/см означает что сервопривод способен удержать неподвижно в горизонтальном положении качалку с плечом в 1 см и подвешенным к ней грузом массой 15 кг либо же удержать груз в 1 кг на качалке с плечом в 15 см.

 Длина плеча качалки обратно пропорциональна массе удерживаемого груза. Для данного привода при длине в 2 см мы получим 7.5 кг, а уменьшив длину рычага до 0,5 см получим уже целых 30кг

• Скорость поворота

Скорость поворота также является одной из самых важных характеристик. Ее принято указывать во временном эквиваленте требуемом для изменения положения выводного вала сервопривода на 60°. Данную характеристику также чаще всего указывают для 4.8В и 6.0В.
Например характеристика 0.13сек/60° означает что поворот данной сервы на 60° может быть совершен минимум за 0.13 секунды.

• Тип сервоприводов

Цифровые либо аналоговые

• Напряжение питания

 Для большинства сервоприводов колеблется в диапазоне от 4.8 до 7.2В

• Угол поворота 

Это максимальный угол на который может повернуть выходной вал. Сервоприводы по углам поворота в основном бывают на 180° и 360°. 

• Сервопривод постоянного вращения

Выпускаются сервоприводы и постоянного вращения. Если нет возможности приобрести такой, но очень нужно, то можно переделать обычный сервопривод.

• Тип редуктора

Редукторы сервопривода выполняют из металла, карбона, пластика либо компонуют из металлических и пластиковых шестерней.

Пластиковые шестерни слабо выдерживают нагрузки и удары, зато обладают очень малым износом. Карбоновые прочнее пластиковых, но намного дороже.

Металлические выдерживают большие нагрузки, удары, падения, однако износ у этого типа шестерней самый большой.
Также хочется отметить что и выходной вал на различных сервоприводах устанавливается по разному.

На большинстве вал скользит на втулках скольжения, на более мощных сервоприводах уже используются шариковые подшипники.

Типоразмеры сервоприводов:

Сервоприводы делятся на 4 основных типоразмера. Далее приводятся типы сервоприводов с указанием веса и размеров. Размеры различных сервоприводов могут незначительно откланяться от приведенных ниже.

• Микро: 24мм x 12мм x 24мм, вес: 8-10 г.

• Мини: 30мм x 15мм x 35мм, вес 23-25 г.

• Стандарт: 40мм x 20мм x 37мм, вес: 50-80 г.

• Гигант: 49x25x40 мм, вес 50-90 г.

 
Цикл статей о сервоприводах:

• Подключение сервоприводов к Arduino

• Отличие цифрового сервопривода от аналогового

Купить в России  Сервоприводы различных размеров

В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

Источник: http://zelectro.cc/what_is_servo

Управление сервоприводом (сервомашинкой) с помощью микроконтроллера ATMega

Сервомашинки или сервоприводы нашли широкое применение не только в роботостроении, моделизме, но и в различных отраслях промышленности и приборостроении.

Как устроена сервомашинка

Большинство сервоприводов используют три провода для работы. Провод для питания, обычно 4.8В или 6В, общий провод (земля) и сигнальный провод. Управляющий сигнал передает информацию о требуемом положении выходного вала.

Вал связан с потенциометром, который определяет его положение. Контроллер в сервоприводе по сопротивлению потенциометра и значению управляющего сигнала определяет, в какую сторону требуется вращать мотор, чтобы получить нужное положение выходного вала.

Чем выше напряжение питания сервопривода, тем быстрее он работает и больший момент развивает.

Характеристики сервоприводов

Размер и вес

Размеры бывают: “микро”, “мини”, “стандартный” и “гигант”. В пределах каждого класса размеры могут немного меняться. Средние размеры сервоприводов для справки:

  • Микро: 24мм x 12мм x 24мм, вес: 5-10 г.
  • Мини: 30мм x 15мм x 35мм, вес 25 г.
  • Стандарт: 40мм x 20мм x 37мм, вес: 50-60 г.

Скорость

Скорость сервоприводов измеряется временем поворота качалки сервопривода на угол 60 градусов при напряжении питания 4.8В и 6В. Например, сервопривод с параметром 0.22с/60° при 4.8В поворачивает вал на 60 градусов за 0.22с при напряжении питания 4.8В. Это не так быстро, как может показаться. Наиболее быстрые сервоприводы имеют время перемещения от 0.06 до 0.09с.

Читайте также:  Реле приоритета нагрузок

Угол поворота

Сервоприводы могут иметь угол поворота вала 60, 90, 180 градусов. Угол поворота ограничивается электроникой и механически. Существуют сервоприводы без ограничения, т.е. вращающиеся на 360 градусов.

Если у Вас имеется сервопривод с рабочим диапазоном 60 градусов, то расширить его можно только изменив конструкцию сервомашинки. Иногда можно увеличить диапазон специальным образом исказив управляющий сигнал.

Но это нестандартный и ненадежный способ.

Момент на валу

Момент сервопривода измеряется по весу груза в кг, который сервопривод может удерживать неподвижно на качалке с плечом 1 см. Указывают две цифры, для напряжения питания 4.8В и 6В.

Например, если указано, что сервопривод развивает 10кг/см, значит, что на качалке длиной 1см сервопривод может развить усилие 10 кг, прежде чем остановится.

Для качалки в 2см такой сервопривод сможет развить усилие 5кг, а на 5мм 20кг.

Цифровые и аналоговые сервоприводы

Цифровые и аналоговые сервоприводы механически не отличаются друг от друга. У них те же корпуса, моторы, шестеренки и даже потенциометры. Все дело в способе управления мотором. Цифровые сервоприводы более точны и, как правило, имеют меньшее время реакции. Но они потребляют больше энергии, чем аналоговые сервоприводы. Управляющий сигнал для аналоговых и цифровых сервоприводов одинаков.

Управляющий сигнал

Управляющий сигнал представляет собой импульсы переменной ширины. Импульсы повторяются с постоянной частотой (как правило, с частотой 50Гц). Положение сервопривода определяется шириной импульса.

Для типичного сервопривода, используемого в радиоуправляемых моделях, длительность импульса в 1500 мкс означает, что сервопривод должен занять среднее положение.

Увеличение или уменьшение длины импульса заставит сервопривод повернуться по часовой или против часовой стрелки, соответственно.

Таким образом, для управления сервоприводом нам потребуется формировать ШИМ с частотой 50 герц. При этом для положения “0” длительность импульса должна составлять 1000 микросекунд, а для положения “максимум” – 2000 микросекунды. Среднее положение – 1500 микросекунд.

Схема сервотестера

Финалом наших изысканий будет плата сервотестера, работающая с двумя сервоприводами. Светодиоды отображают режим сервотестера.

Формировать ШИМ будем использовать аппаратные возможности микроконтроллера ATMega8, а задающий сигнал будем формировать с учетом положения потенциометра.

Управляющие сигналы для сервоприводов формируются на ногах OC1A, OC1B.
Режимы переключаются кнопкой. Три светодиода отображают режим работы сервотестера.

  • Режим 1 – положение сервомашинок задается потенциометром
  • Режим 2 – задается среднее положение сервоприводов
  • Режим 3 – задающий сигнал циклически изменяется от одного крайнего положения к другому.

Питание сервотестера осуществляется от батарей напряжением 6..12В.

Печатная плата

Файл печатной платы в формате lay можно скачать в конце статьи.
Скачать плату, прошивку, исходный код

Исходный код

#include
#include
#include //=================================== АЦП ==================================
//Инициализация АЦП:
void adc_init(void){ ADCSRA = _BV(ADEN) | _BV(ADPS0) | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS2); // prescaler = 128
} //Чтение канала АЦП:
uint32_t adc_read(uint8_t ch){ ADMUX = _BV(REFS0) | (ch & 0x1F); // set channel (VREF = VCC) ADCSRA &= ~_BV(ADIF); // clear hardware «conversion complete» flag ADCSRA |= _BV(ADSC); // start conversion while(ADCSRA & _BV(ADSC)); // wait until conversion complete return ADC; // read ADC (full 10 bits);
} int main() { char mode=0; // Режим — по умолчанию 0 int direct=0; uint16_t adc_result; #define ICR_MAX F_CPU/50 // ICR1(TOP) = fclk/(N*f) ; N-Делитель; f-Частота; 1000000/1/50 = 20000 #define OCR_MIN ICR_MAX/20 #define OCR_MAX ICR_MAX/10 #define OCR_CENTER (ICR_MAX/4/10)*3 // На порту кнопки включаем подтягивающий резистор DDRB &= ~(1

Источник: http://www.avislab.com/blog/serva/

Ардуино: управление сервоприводом

Наряду с контроллером и сенсорами, актуаторы являются важным составляющим всех без исключения роботов. Они вращают колеса робота, позволяя ему перемещаться в пространстве, и приводят в действие мощные манипуляторы, которыми он хватает предметы.

В этом уроке мы будем работать с одним из таких актуаторов, который называется сервоприводом (или сервомашинкой).

В отличие от обычного электромотора, сервопривод представляет собой сложное составное устройство, состоящее из двигателя постоянного тока, шестеренного редуктора, потенциометра и электронной схемы.

Всё это позволяет сервоприводу поворачивать вал строго на заданный угол, и удерживать его. С помощью таких приводов можно, например, сделать вот такой несложный манипулятор:

1. Подключение к Ардуино

Итак, как уже говорилось выше, сервопривод славится тем, что может поворачиваться на заданный угол. Как же мы будем указывать ему этот угол? Предлагаю использовать для этой цели переменный резистор, он же — потенциометр. Будем вращать ручку потенциометра, а контроллер будет командовать сервоприводу поворачиваться на соответствующий угол.

У потенциометра есть всего три вывода. Крайние подключим к +5В и земле, а центральный к аналоговому входу A0.

У сервопривода SG90 также имеется три контакта. Обычно они окрашиваются следующим образом:

  • коричневый — земля;
  • красный — питание +5В;
  • оранжевый (или желтый) — сигнальный.

Сигнальный провод подключим в цифровому выходу №8. В итоге, получим такую схему:

Подключать оба устройства к Ардуино Уно удобнее через макетную плату:

2. Программа

Теперь напишем несложную программу, которая свяжет все элементы нашего аппарата строгой логикой. Все что нам требуется от контроллера — это:

  • считывать показания с потенциометра в диапазоне от 0 до 1023;
  • преобразовывать полученное число в угол от 0 до 180 градусов;
  • передавать полученный угол на сервопривод.

Для написания программы используем наш визуальный редактор. Задействуем блок сервопривода, блок чтения из аналогового порта и функцию отображения одного диапазона значений в другой.

Нажав в конструкторе кнопку «Arduino», откроем страницу с исходным кодом программы для среды Arduino IDE:

#include Servo servos[13]; void setup(){ } void loop(){ servos[8].attach(8); servos[8].write((map(analogRead(A0), 0, 1024, 0, 180))); delay(50); }

Как видно из программы, для управления сервоприводом мы использовали библиотеку Servo. В этой библиотеке есть несколько полезных нам функций:

  • attach(номер_вывода) — инициализация сервопривода;
  • write(угол) — поворот сервопривода на заданный угол;
  • read() — получение текущего угла сервопривода.

Для отображения множества чисел 0 — 1023 в множество 0-180, конструктор применил функцию map. Ту же самую операцию, можно было осуществить с помощью выражения:

int angle = (value / 1023.0) * 180;

Загружаем программу на Ардуино Уно, и смотрим что получилось!

Теперь, вы знаете что такое сервопривод, и можете легко им управлять. Вперед! К созданию роботов-манипуляторов и шагающих роботов-пауков!

Изменено: 25 Май, 2015 05:55

Источник: http://robotclass.ru/tutorials/arduino-servo-sweep/

Что такое сервомотор и как он работает

Главная » Запчасти и аксессуары » Что такое сервомотор и как он работает

Автор КакПросто!

Сервомотор представляет собой электродвигатель, работающий по принципу обратной связи. Вращение от ротора двигателя передается на управляющий механизм через редуктор, а обратная связь реализована с помощью управляющего блока, связанного с датчиком угла поворота.

Сервомоторы используются в автомобильных системах для линейного и углового перемещения элементов, к точности положения которых выдвигаются повышенные требования. В основе работы сервопривода лежит корректировка работы электродвигателя для исполнения управляющего сигнала.

Если в качестве управляющего сигнала задается угол поворота выходного вала двигателя, выполняется его преобразование в подаваемое напряжение. Обратная связь выполняется благодаря датчику измерения одного из выходных параметров двигателя. Значение показаний датчика обрабатывается управляющим блоком, после чего осуществляется корректировка работы сервомотора.

Конструктивно сервопривод представляет собой электромеханический узел, элементы которого размещены в едином корпусе. В состав сервопривода входит электродвигатель, редуктор, датчик и блок управления.

Основными характеристиками сервопривода является рабочее напряжение питания, частота вращения, крутящий момент, а также конструктивные решения и материалы, применяемые в конкретной модели.В современных сервоприводах применяется 2 вида электромоторов – с сердечником и с полым ротором.

Двигатели с сердечником имеют ротор с обмоткой, вокруг которой расположены магниты постоянного тока. Особенностями данного типа электромоторов является возникновение вибраций во время вращения маятника, что несколько снижает точность угловых перемещений. Двигатели с полым ротором лишены данного недостатка, но более дорогостоящи в связи с усложнением технологии изготовления.

Редукторы сервоприводов служат для снижения частоты вращения и увеличения крутящего момента на выводном валу. Редукторы сервоприводов в большинстве случаев состоят из цилиндрической зубчатой передачи, шестерни которой изготовлены из металла либо полимерных материалов. Металлические редукторы характеризуются большей стоимостью, но более прочны и долговечны.

В зависимости от требуемой точности работы в конструкции сервоприводов могут быть использованы пластиковые втулки либо шарикоподшипники для ориентации выходного вала относительно корпуса.

Также сервоприводы различают по типу блока управления. Существуют аналоговые и цифровые блоки управления сервоприводом. Цифровой блок позволяет обеспечивать более точное позиционирование рабочего органа сервопривода и большую скорость реакции.

Распечатать

Что такое сервомотор и как он работает

www.kakprosto.ru

Сервопривод — что это такое? Устройство, установка и принцип работы сервопривода

Многие задают вопрос: сервопривод — что это такое? Классическая конструкция сервопривода включает в себя двигатель, датчик позиционирования и трехконтурную управляющую систему (регуляция позиции, скорости и тока).

Слово «серво» имеет латинское происхождение «servus», дословно переводится как «раб», «помощник», «прислужник».

В машиностроительной отрасли устройства выступали в роли вспомогательных компонентов (привод подачи в станке, роботе и т.д.). Однако сегодня ситуация поменялась, и главное назначение сервопривода заключено в реализации в области сервомеханизмов.

Установка сервопривода оправдана в том случае, когда обычные преобразователи частоты регулируют точность работы в недостаточной мере.

Применение приборов высокого качества необходимо в оборудовании, отличающемся высоким уровнем производительности.

В этой статье будет рассказано про сервопривод, что это такое и как он функционирует.

Области использования устройства

В современном мире, когда автоматизация заняла прочные позиции во всех областях машиностроения, конструкция всех механизмов заметно унифицировалась. При этом применяются современные индивидуальные приводы.

Для того, чтобы понять, сервопривод, что это такое, следует знать сферу применения устройства.

Устройства содержат прецизионные конструкции поддержания скорости в промышленных роботах и станках с высокой точностью. Они монтируются на сверлильных оборудованиях, в различных системах транспорта и механизмах вспомогательного характера.

Самое широкое применение приборы нашли в следующих сферах:

  • изготовление бумаги и упаковок;
  • изготовление листов из металла;
  • обрабатывание материалов;
  • производство транспортного оборудования;
  • деревообрабатывающая промышленность;
  • изготовление стройматериалов.

Сервоприводы на багажник автомобиля

Существует множество моделей сервоприводов для багажника машины от разных производителей. Рассмотрим функциональность такого устройства, как сервопривод багажника от отечественного производителя «Автозебра». Устройство рассчитано на российские автомобили, но не только. К примеру, оно может использоваться в автомобиле «Рено Логан».

По отзывам пользователей, эта конструкция отличается удобством. Она позволяет, не выходя из авто, осуществлять открывание и закрывание багажника.

Управление устройством осуществляет посредством кнопки, вмонтированной в салон автомобиля или же в брелок сигнализации.

Причина широкого использования прибора

Причиной частого применения сервоприводов стали:

  • возможность получения управления, отличающегося высокой точностью и стабильным функционированием;
  • широкий диапазон контроля скорости;
  • высокий уровень устойчивости к помехам;
  • маленький размер и вес устройства.

Принцип функционирования сервопривода

Как же работает устройство? Сервопривод, принцип работы которого основан на обратной связи с одним или более системными сигналами, регулирует объект. Выходной показатель устройства поступает на вход, где идет сравнение с задающим действием.

Читайте также:  Тяговые подстанции

Особенности механизма

Устройство сервопривода обладает двумя основными особенностями:

  • способностью повышать мощность;
  • обеспечением обратной информационной связи.

Усиление требуется с той целью, что нужная на выходе энергия очень высока (поступает из внешнего источника), а на входе ее показатель незначителен.

Обратная связь — это не что иное, как контур с замкнутой схемой, в котором сигналы не согласованы на входе и выходе. Этот процесс применяется для управления.

Отсюда вытекает вывод: контур при прямом направлении служит передатчиком энергии, а при обратном направлении — передатчиком информации, которая нужна для точности управления.

Питание и цоколевка разъемов устройства

Сервопривод, принцип работы которого применим в радиоуправляемых конфигурациях, обычно обладает тремя проводами:

  1. Сигнализирующим. По нему осуществляется передача управляющего импульса. Как правило, провод окрашен в белый, желтый или же красный цвет.
  2. Питающим. Показатель его мощности составляет от 4,8 до 6 В. Зачастую, это красный провод.
  3. Заземляющим. Провод черный или коричневый.

Размеры приводов

По размерам агрегаты подразделяются на три категории:

  • микроприводы;
  • стандартные модификации;
  • крупные устройства.

Встречаются сервоприводы и с другими показателями размеров, однако вышеперечисленные виды составляют 95% от всех устройств.

Основные характеристик изделия

Работа сервопривода характеризуется двумя основными показателями: скоростью поворота и усилия на валу. Первая величина служит показателем времени, которое измеряется в секундах. Усилие мерится в кг/см, то есть, какой уровень усилия развивает механизм от центра вращения.

Вообще данный параметр находится в зависимости от основного назначения устройства, а уже потом от числа передач редуктора и используемых в устройстве узлов.

Как уже упоминалось, сейчас выпускают механизмы, функционирующие при показателе напряжения питания от 4,8 до 6 В. Чаще этот показатель равен 6 В. Однако не все модели рассчитаны на широкий диапазон напряжений. Иногда двигатель сервопривода работает лишь при 4,8 В или же только при 6 В (последние конфигурации производятся крайне редко).

Аналоговые и цифровые модификации

Несколько лет тому назад все сервосхемы были аналоговыми. Сейчас появились и цифровые конструкции. В чем же разница их работы? Давайте обратимся к информации официального характера.

Из отчета фирмы Futaba следует, что за последнее десятилетие сервоприводы стали отличаться более хорошими техническими показателями, чем раньше, а также малыми размерами, высоким уровнем скорости вращения и показателем элементов кручения.

Последний виток развития — появление устройства на цифровой основе. Эти агрегаты обладают существенными преимуществами даже перед моторами коллекторного типа. Хотя имеются и некоторые минусы.

Внешне аналоговые и цифровые устройства неразличимы. Отличия фиксируются лишь на платах устройств. Вместо микросхемы на цифровом агрегате можно увидеть микропроцессор, анализирующий сигнал приемника. Он и управляет двигателем.

Совершенно неправильно говорить о том, что аналоговая и цифровая модификация в корне различаются при функционировании. Они могут обладать одинаковыми двигателями, механизмами и потенциометрами (переменными резисторами).

Основным отличием является способ переработки поступающего сигнала приемника и управление двигателем. В оба сервопривода поступает одинаковый по мощности сигнал радиоприемника.

Таким образом, становится понятно, сервопривод, что это такое?

Принцип работы аналоговой модификации

В аналоговой модификации полученный сигнал сравним с текущим положением сервомотора, а затем на двигатель поступает сигнал усилителя, вызывающий перемещение двигателя в заданную позицию Показатель частоты процесса составляет 50 раз за одну секунду. Это минимальный показатель времени реагирования.

Если же вы отклоните ручку на передатчике, то на сервопривод начнут поступать короткие импульсы, промежуток между которыми станет равняться 20 м/сек. Между импульсами на мотор ничего не поступает, и воздействие извне может изменить функционирование устройства в любую сторону.

Этот временной промежуток называется «мертвая зона».

Принцип работы цифровой конструкции

Цифровыми устройствами используется специальный процессор, функционирующий на высоких частотах. Он обрабатывает сигнал приемника и посылает импульсы управления в двигатель с показателем частоты в 300 раз в секунду.

Так как показатель частоты значительно выше, то и реакция заметно быстрее и держит позицию лучше. Это вызывает оптимальное центрирование и высокий уровень кручения.

Но такой метод требует больших затрат энергии, поэтому батарея, используемая в аналоговом механизме, в этой конструкции будет разряжаться намного быстрее.

Однако все пользователи, которые хоть однажды столкнулись с цифровой моделью, говорят о том, что ее различие с аналоговой конструкцией настолько значительно, что они никогда бы больше не употребляли последнюю.

Заключение

Вашим выбором станут цифровые аналоги, если вам требуются:

  • высокий уровень разрешающей способности;
  • минимальное количество «мертвых зон»;
  • точный уровень позиционирования;
  • быстрая реакция на команду;
  • беспеременное усилие на валу при повороте;
  • высокий уровень мощности.

Теперь вы знаете, что такое сервопривод и как его использовать.

fb.ru

Что такое сервопривод

Источник: http://autofluids.ru/zapchasti-i-aksessuary/chto-takoe-servomotor-i-kak-on-rabotaet.html

Сервопривод, управление сервоприводом

Классический сервопривод имеет в своей конструкции силовой агрегат (двигатель), измеритель позиционирования (датчик) и 3-контурную управляющую систему, отвечающую за регулировку позиций, скоростного режима и электрического напряжения.

Термин «серво» означает в переводе с латинского «помощник». В машиностроении, где изначально использовались сервоприводы, эти устройства выполняют вспомогательную функцию. Сегодня сфера их применения изменилась.

В полном масштабе функционал этих устройств задействован в сервомеханизмах.

Области использования устройства

Сегодня машино- и приборостроение основано на автоматизации различных процессов, упрощению различных узлов и систем за счет приведения механизмов к простым, но эффективным конструктивным решениям. Сервоприводы в этих процессах пришлись «ко двору», так как позволяют поддерживать постоянную скорость в конструкциях сферы промышленной робототехники и в станках высокой точности.

Сервоприводы устанавливаются на сверлильных станках, в различных узлах транспортных средств, в системах вспомогательного назначения. Эти приборы широко используются:

  • при изготовлении бумаги и упаковочной продукции;
  • при производстве листового металлопроката;
  • в металлообрабатывающих станках;
  • при производстве различных транспортных средств;
  • в деревоперерабатывающей промышленности (в конструкциях оборудования);
  • в любых системах, где использование традиционных преобразователей частоты неэффективно из-за отсутствия контроля над точностью выполнения манипуляций.

В целом можно сказать, что применение сервоприводов необходимо при использовании оборудования высокой точности и производительности.

Чем обусловлено использование сервоприводов в различных системах?

Спрос на это оборудование обусловлен:

  • возможностью сделать управление процессами точным;
  • широкие возможности контроля скоростных режимов;
  • низкой чувствительностью прибора к помехам;
  • небольшими габаритами прибора.

Как функционирует сервопривод?

Сервопривод способен повышать мощность, если поступающая из внешнего источника энергия отличается от той, какая требуется «на выходе», если ее входящие показатели нестабильны.

Система обратной связи представляет собой замкнутый контур, используемый для управления. Эти конструкции работают по принципу возврата сигналов с контролируемых узлов, объектов, агрегатов. Обратный сигнал поступает с датчика на управляющую систему, которая оценивает данные, сравнивает их с заданными параметрами и нормализует показатели при необходимости.

То есть сервопривод напрямую передает нормализованную энергию, а обратно передает данные, необходимые для обеспечения точности управления.

Конструкция сервопривода

Традиционно этот прибор оснащен 3-мя проводами:

  • сигнальным, по которому передается управляющий импульс;
  • питающим;
  • заземляющим.

По габаритным показателям эти агрегаты делятся на микроприводы, стандартные конфигурации и крупногабаритные устройства.

Характеристики сервоприводов

Для оценки работы любого сервопривода, как правило, берут два показателя – это скорость поворота вала и усилие на нем.

Первый параметр показывает время, поэтому его измерение осуществляется в секундах. Второй показатель, в свою очередь, измеряется в кг/см и сообщает, с каким усилением от центра вращения действует устройство. Этот параметр зависит от целевого назначения прибора и лишь затем от таких факторов, как количество применяемых узлов и передач редуктора.

Аналог или цифра?

Еще пару десятилетий тому все модификации сервоприводов были аналоговыми. В настоящее время все больше цифровых конструкций, о достоинствах которых речь пойдет ниже.

Отмечается всеми специалистами, что разработчики и производители аналоговых сервоприводов за последнее десятилетие достигли значительных успехов. Эти устройства стали намного компактнее, а их технические характеристики существенно улучшились – повысилась скорость вращения, а также стал больше показатель усилия на валу.

Следующим, инновационным этапом развития сервосхем стало появление устройств, где управление осуществляется цифровым методом. Подобные модификации имеют ряд преимуществ даже в сравнении с сервоприводами коллекторного типа.

Рассматривая снаружи аналог и цифру конструкций сервоприводов, особых отличий можно и не найти. Разница между этими устройствами заключается в платах управления. На цифровых моделях вместо микросхемы установлен микропроцессор, который и анализирует поступающие сигналы и отдает команды, управляющие двигателем.

Некоторые ошибочно утверждают, что функционирование аналоговых и цифровых приборов серьезно различаются. Это не так. Обе модификации могут иметь одинаковые механизмы, силовые агрегаты и переменные резисторы (потенциометры). Главное отличие между ними – это метод переработки поступающих сигналов и управление двигателем.

В аналоговом устройстве полученный сигнал совпадает с фактическим положением сервомотора, далее происходит передача сигнала усилителя на двигатель, вал которого перемещается в заданную позицию.

Минимальная частота процесса по времени составляет 50 циклов в секунду. Между импульсами сигналы на двигатель не подаются.

Данное время обозначается, как «мертвая зона», в этот период знаковость сигнала может смениться в противоположную сторону.

Цифровые модификации оснащены специальным процессором, который работает на высоких частотах. Обработка входящих сигналов и отправка управляющих импульсов на двигатель осуществляется минимум 300 циклов в секунду. Это обеспечивает высокий показатель кручения и качественно оптимизирует центрирование.

Единственным недостатком можно считать более скорый разряд батареи в цифровом агрегате, чем в аналоговом устройстве.

Сервопривод SGDH Sigma-II

Серия сервоприводов Sigma II по своей конструкции и компоновке включает высококачественные, надежные в эксплуатации и весьма функциональные устройства.

Все без исключения модели SGDH Sigma II обладают аналоговыми и импульсными входами. Эта модификация поддерживает функцию настройки в автоматическом режиме.

Используя сменные платы, можно без особых затруднений расширить функциональные возможности оборудования.

Особенности устройства:

  • 3-х кратное превышение номинального значения тока за 3 секунды;
  • Встроенная система автонастройки в автоматическом режиме распознает двигатель;
  • Импульсные и аналоговые встроенные входы позволяют обеспечить управление крутящим моментом, скоростью и положением;
  • Возможность установки вспомогательных модулей связи для сети Sercos, DeviceNet, Mechatrolink-II и Profibus, а также модулей шагового перемещения и контроллеров многоуровневого управления.

Температурный режим для серверов Sigma -II SGDH:

  • Рабочий от 0°С до +55 °С;
  • Хранение от -20°С до +85 °С.

Сервопривод SGDV Sigma-5

Устройства этой серии характеризуются повышенными параметрами (например, полоса пропускания 1,6 кГц). Сервопривод SGDV Sigma-5 отличается высокой точностью работы. Прибор совместим с разными видами серводвигателей: слайдерами, стандартными, двигателями Direct Drive и линейными.

Особенности устройства:

  • Возможность управления скоростимомента находится в пределах 1:5000;
  • Управление аналоговое и импульсное;
  • Разница между пиковым крутящим моментом и номинальным достигает 300 %;

Температурный режим для серверов SGDV Sigma-5:

  • Рабочий от 0°С до +55 °С;
  • Хранение от 0°С до +55 °С.

Эти устройства созданы для замены прекрасно себя показавшей серии Sigma-II.

Источник: http://www.techtrends.ru/techdept/techarticles/servoprivodi.php

Ссылка на основную публикацию