Типове серво
На пръв поглед схемата изглежда доста сложна. Предлагам да разгледате тази диаграма с друг пример: Представете си, че сте изправени пред задачата да управлявате кола със скорост 55 km/h. Това ще бъде нашата движеща сила. Цифровизирането на скоростта (например пътен знак) е първият правоъгълник. С крак (усилвател) натискаме педала - това е серво задвижване. Скоростта на автомобила се увеличава. Съответно иглата на скоростомера започва да се върти - това е обратна връзка, преобразуването на скоростта в ъгъла на стрелката на скоростомера е квадрат (трансформация). Но зачеркнатият кръг е мястото, където нашият мозък сравнява показанията на скоростомера и пътния знак и в зависимост от размера и знака дава сигнал на крака (усилвател) да освободи педала или да го натисне.
При сервото на входа от приемника се подава правоъгълен импулс, чиято продължителност определя ъгъла на въртене на рамото на сервото. Стойността, през която се повтарят импулсите в стандарта PPM е 20 msec. Продължителността варира от 1 до 2 msec.
По размери сервосистемите са разделени на 3 основни размера: микро, стандартни, големи за мащаб 1: 4. Има и други размери серво, но тези 3 вида покриват 95% от всички размери. Характеристики: Скоростта на въртене и силата на вала са основните характеристики на серво. Обикновено първата стойност показва колко време е необходимо в секунди на сервото да завърти рамото на 60°. Силата се измерва в kg/cm, т.е. каква сила развива сервото в края на кобилицата с лост от центъра на въртене на 1 см. Например, ако този параметър за сервото е 1,2 kg / cm, тогава силата, развита от сервото, елюлеещият се стол е 2 пъти по-дълъг, т.е. 2cm ще бъде равен на 0,6 kg. По принцип този параметър зависи преди всичко от предназначението на серво и едва след това от предавателното отношение на скоростната кутия и възлите, използвани в серво. Заслужава да се отбележи, че сега те произвеждат серво, които работят със захранващо напрежение от 4,8 до 6 V. Като правило, при 6V, характеристиките на серво са малко по-високи, отколкото при 4,8V.
Аналогов или цифров:
Преди няколко години единственият тип серво беше аналогов. Сега тези видове са два - аналогови и цифрови. Каква е разликата между тези два вида? Нека да разгледаме официалната информация, предоставена от Futaba. През последните няколко години сервосистемите станаха много по-добри отпреди - по-малки по размер, по-високи скорости на въртене и по-високи стойности на въртящия момент. Последният етап от развитието е появата на цифрови сервосистеми. Цифровите сервомотори имат значителни предимства в производителността пред аналоговите сервосистеми, дори и с четки мотори. Въпреки че има някои недостатъци. Нека да разгледаме и сравним предимствата и недостатъците:
Външно аналоговите и цифровите сервоприводи са практически еднакви. Разликите се забелязват по платките. Сега, вместо специализирана микросхема, можем да видим микропроцесор на платката, който анализира сигнала от приемника и управлява двигателя. Погрешно е да се приеме, че аналоговите и цифровите сервомеханизми са драстично различни по физически дизайн, те могат да имат едни и същи двигатели, механизми и потенциометри (променливи резистори). Основната разлика е в начина, по който се обработва сигналът на приемника и се управлява двигателят.
Аналоговият (стандартен) серво мотор получава сигнал от серво усилвателя (в серво) 50 пъти в секунда. ТоваСигналът определя кога двигателят започва да се върти и в каква посока. Тъй като това се случва само 50 пъти в секунда, това е минималното време за реакция. С други думи, ако отклоните малко дръжката към предавателя, тогава серво моторът започва да получава кратки импулси, между които малко по-малко от 20 ms. Между тези импулси нищо не влиза в двигателя и не може да промени позицията на задвижващия механизъм - този период от време се нарича "мъртва зона". Цифровите сервомотори използват по-висока честота, сигналът към серво мотора се изпраща 300 пъти в секунда. Тъй като този сигнал се получава от сервомотора по-често, той може да реагира много по-бързо и да задържа позицията си по-добре. Това означава по-добро центриране и значително по-висок въртящ момент. Въпреки това, този метод на управление на двигателя увеличава консумацията на енергия, така че батерия, която преди е била използвана за захранване на аналогово серво, ще се изтощи по-бързо с цифрово серво.
Графиката сравнява механично две почти идентични сервомотори. Както можем да видим от графиката, цифровото серво S9450 реагира много по-бързо от аналоговото S9002 на управляващия сигнал и въртящият момент е по-висок, което означава, че позицията на задвижващия механизъм е по-точна. Но трябва да платите за всичко (включително в буквалния смисъл). Цената на дигиталните сервосистеми е много по-висока от цената на стандартните сервосистеми. В допълнение, цифровите сервоприводи, имайки всичките си предимства, имат и по-висока консумация на енергия. При използване на цифрови сервосистеми, стандартната 600-700mA бордова батерия няма да издържи дълго, необходими са по-мощни батерии от 1000mA или повече. Но това не е проблем, тъй като съвременните батерии с голям капацитет се предлагат в различнипроизводители и се продават в хоби магазини.
Всеки, който е използвал дигитални сервосистеми, ще ви каже, че разликата е толкова значителна, че никога не би се върнал към стандартните сервоуреди, ако цифровите сервоуреди бяха налични.
Така че, ако имате нужда от: • По-висока разделителна способност • Минимални мъртви зони, по-точно позициониране • Бърза реакция на команди • Постоянна сила върху вала по време на въртенето му • Повишена мощност • И все още имате достатъчно средства
Дигитални сервоуреди - решението на вашите проблеми!
Четкови и безчеткови двигатели в серво.
По принцип сервосистемите използват 3-полюсни двигатели с четка, в които тежък ротор с намотки се върти вътре в магнитите.
Първото подобрение, което беше приложено, беше увеличаване на броя на намотките до 5. По този начин въртящият момент и скоростта на ускорение се увеличиха. Второто подобрение е промяна в дизайна на двигателя. Стоманено ядро с намотки е много трудно да се върти бързо. Поради това дизайнът е променен - намотките са разположени извън магнитите и въртенето на стоманената сърцевина е изключено.
По този начин теглото на двигателя е намаляло, времето за ускорение е намаляло и цената се е увеличила. И накрая, третата стъпка е използването на безчеткови двигатели. Безчетковите двигатели имат по-висока ефективност. без четки, без триещи се части. Те са по-ефективни, осигуряват повече мощност, скорост, ускорение, въртящ момент.
Съчмен лагер срещу втулка
Сервото има една ос, на която е закрепена кобилицата. Именно върху нея падат всички товари. Тази ос преминава през сачмен лагер или втулка. Използването на сачмен лагер намалява загубите от триене, предотвратява луфт и... естественоувеличава цената на сервото.
Материал на редуктора
Найлоновите зъбни колела са най-често срещаните в сервосистемите. Те имат отлично качество на повърхността, ниско тегло, но не издържат на големи натоварвания и са краткотрайни.
Карбонови предавки - се появиха сравнително наскоро на пазара. Те са почти пет пъти по-здрави от найлона и имат по-висока устойчивост на износване. След повече от 300 000 цикъла практически не се забелязват следи от износване. Сервото с тези механизми са по-скъпи, но се отплаща с голяма издръжливост. Карбоновите предавки също са леки, но металните са все още по-здрави.
Металните зъбни колела са най-тежки. Те имат най-висока степен на износване, но осигуряват несравнима здравина. Ако имате достатъчно средства, можете да закупите серво с титанов механизъм.
По този начин изборът на сервомеханизми със зъбни колела от определен материал зависи от предназначението на сервото. За да направите това, трябва да отговорите на въпроса - къде и защо трябва да използвате серво? Например, за микро серво, основното е теглото. И най-вероятно няма да използвате сервомеханизми с метални зъбни колела. Идеален пример за серво, което използва добре метално зъбно колело, би било сервото на волана на RC офроуд автомобил или бъги.
В тази статия разгледахме принципите на работа, видовете възли и характеристиките на сервосистемите. И все пак остава един въпрос. Идеалното серво, съществува ли? Отговорът зависи от това за какво искате да го използвате. Като цяло идеалното серво е серво, което се върти толкова бързо, колкото искате и в същото време има висок въртящ момент, задържаща мощност, висока точност, ниско тегло и в същото време евтино. Както знаете, такова серво все още нямаизобретен! Всеки производител ще направи всичко по силите си, за да ви убеди, че техните сервосистеми превъзхождат всички останали. В крайна сметка изборът на серво се свежда до опита и личните ви нужди, защото колкото и добра да е производителността или цената на опаковката на серво, вие няма да използвате серво, ако не върши работата си и не може да задържи модела ви във въздуха.