Esittely-servomoottorit

Mikä on servo moottori?

servomoottorit (tai servot) ovat itsenäisiä sähkölaitteita (KS.Kuva 1 alla), jotka pyörittävät tai työntävät koneen osia erittäin tarkasti. Servoja on monin paikoin: leluista kodin elektroniikkaan autoihin ja lentokoneisiin. Jos sinulla on radio-ohjattava auto, lentokone tai helikopteri, käytät ainakin muutaman servot. Malli auto tai lentokone, servot siirrä vipuja edestakaisin ohjauksen tai säätää siipi pinnat., Pyörittämällä Moottorin kaasuun kytkettyä akselia servo säätelee polttoainekäyttöisen auton tai lentokoneen nopeutta. Servot näkyvät kulissien takana myös laitteissa, joita käytämme päivittäin. Elektroniset laitteet, kuten DVD-ja Blu-ray DiscTM pelaajat käyttävät servot laajentaa tai perua levyn tarjottimia. 21-luvun autot, servot hallita auton nopeutta: kaasupoljin, samanlainen äänenvoimakkuuden säätö radio, lähettää sähköisen signaalin, joka kertoo auton tietokone, miten pitkälle alas se painetaan., Auton tietokone laskee, että tiedot ja muut tiedot muut anturit ja lähettää signaalin servo kiinni kaasuvipu säätää moottorin käyntinopeutta. Kaupalliset lentokoneet käyttävät servoja ja niihin liittyvää hydrauliikkatekniikkaa työntämään ja vetämään lähes kaikkea koneessa.

eikä robotteja tietenkään välttämättä ole olemassa ilman servoja., Näet servo-ohjatut robotit lähes jokainen elokuva (näitä monimutkaisia animatronic nuket on kymmeniä servot), ja olet luultavasti nähnyt useita robotti eläinten leluja myynnissä. Pienemmät laboratoriorobotit käyttävät myös servoja siirtääkseen niveliään. Hobby servot ovat erilaisia muotoja ja kokoja eri sovelluksiin. Saatat haluta ison, voimakkaan sellaisen, jolla liikutellaan ison robotin kättä, tai pikkuruisen, jotta robotin kulmakarvat menevät ylös ja alas. Alla olevassa kuvassa 2 on kaksi kokoa, jotka löydät harrasteliikkeestä-edullinen yhteinen koko ja kalliimpi miniatyyri.,

Miten servomoottori toimii?,

servon yksinkertaisuus kuuluu niihin ominaisuuksiin, jotka tekevät niistä niin luotettavia. Servon sydän on pieni tasavirtamoottori (DC), joka muistuttaa sitä, mitä saatat löytää edullisesta lelusta. Nämä moottorit toimivat sähköllä akusta ja spin suurilla RPM (kierrosta minuutissa), mutta laittaa hyvin alhainen vääntömomentti (kiertämällä voima tapana tehdä työtä— voit hakea vääntömomentti, kun avaa purkki). Vaihteiden järjestely vie Moottorin suuren nopeuden ja hidastaa sitä samalla lisäämällä vääntömomenttia. (Fysiikan perusoikeus: työ = voima x etäisyys.,) Pienellä sähkömoottorilla ei ole paljon vääntöä, mutta se pystyy pyörimään todella nopeasti (pieni voima, iso etäisyys). Vaihde muotoilu sisällä servo tapauksessa muuntaa lähtö paljon hitaampaa pyörimisnopeutta, mutta enemmän vääntöä (iso voima, vähän matkan). Varsinaisen työn määrä on sama, vain hyödyllisempi. Gears edullinen servomoottori ovat yleensä valmistettu muovista pitää se kevyempi ja vähemmän kalliita (ks. Kuva 3 alla). Servossa, joka on suunniteltu antamaan enemmän vääntömomenttia raskaampaan työhön, vaihteet on valmistettu metallista (KS.Kuva 4) ja niitä on vaikeampi vaurioittaa.,

pienellä tasavirtamoottorilla saa virtaa akusta ja moottori pyörii. Toisin kuin yksinkertainen tasavirtamoottori, servon pyörivä moottoriakseli kuitenkin hidastuu vaihteilla. Lopullisessa vaihteessa oleva paikannusanturi on kytketty pieneen piirilevyyn (KS.kuva 5 alla). Anturi kertoo tälle piirilevylle, kuinka pitkälle servo-ulostuloakseli on pyörinyt., Myös kauko-ohjattavan ajoneuvon tietokoneen tai radion elektroninen tulosignaali syöttää kyseiseen piirilevyyn. Piirilevyn Elektroniikka purkaa signaalit määrittääkseen, kuinka pitkälle käyttäjä haluaa servon pyörivän. Sen jälkeen se vertaa haluttua asentoa todelliseen asentoon ja päättää, mihin suuntaan akselia pyöritetään, jotta se pääsee haluttuun asentoon.

Kuvittele, että olet pelissä kiinni ystävän kanssa urheilukentällä. Seisot toisessa päässä ja haluat ystäväsi lähtevän ulos pitkälle heitolle. Voisit huutaa ”kauemmas, kauemmas, kauemmas”, kunnes hän pääsi niin kauas kuin halusit. Mutta jos hän meni ulos kauemmas kuin voit heittää, sinun pitäisi huutaa ”lähempänä”, kunnes hän pääsi takaisin oikeaan kohtaan., Jos hän olisi yksinkertainen moottori robotti käsi ja olit mikroprosessori, sinun olisi viettää joitakin aikaa katsella, mitä hän teki ja antaa hänen komennot siirtää hänet takaisin oikeaan paikkaan (tätä kutsutaan feedback loop). Jos hän olisi servomoottori, voisit vain sanoa ”Mene ulos tasan 4,5 metriä” ja tietää, että hän löytäisi oikean kohdan. Se tekee servomoottoreista niin hyödyllisiä: kun kerrot heille, mitä haluat tehdä, he tekevät työn ilman apuasi. Tämä servomoottoreiden automaattinen hakukäyttäytyminen tekee niistä täydellisiä moniin robottisovelluksiin.,

Tyypit servomoottorit

Servot tulevat monissa kokoja ja kolme perustyyppiä: asentohuimaus kierto, jatkuva kierto, ja lineaarinen.

• Asentokierto servo: tämä on yleisin servomoottorin tyyppi. Lähtöakseli pyörii noin puolessa ympyrästä eli 180 asteessa. Siinä on vaihdemekanismiin sijoitetut fyysiset pysäytykset, jotka estävät kääntymisen näiden rajojen yli kiertoanturin suojaamiseksi. Näitä yleisiä servoja on radio-ohjattavissa autoissa ja vesi-ja lentokoneissa, leluissa, roboteissa ja monissa muissa sovelluksissa.,
• Jatkuva kierto servo: Tämä on aivan samanlainen yhteisen asentohuimaus kierto servo moottori, paitsi että se voi kääntyä kumpaan suuntaan loputtomiin. Ohjaussignaali, eikä asetusta staattinen asento servo, tulkitaan suunta ja nopeus on kierto. Mahdollisten komentojen alue saa servon pyörimään halutulla tavalla myötäpäivään tai vastapäivään vaihtelevalla nopeudella komentosignaalista riippuen. Tällaista servoa voisi käyttää tutkassa, jos sellaisen asentaisi robotille. Tai sellaista voisi käyttää ajomoottorina liikkuvassa robotissa.,
• Lineaarinen servo: Tämä on myös asentohuimaus kierto servo moottori edellä on kuvattu, mutta ylimääräisiä vaihteita (yleensä hammastanko mekanismi) muuttaa lähtö pyöreä takaisin-ja edestakaisin. Nämä servot ei ole helppo löytää, mutta voit joskus löytää ne harrastus myymälöissä, jossa niitä käytetään toimilaitteiden suurempia malli lentokoneita.

servomoottorin

valitseminen servomoottoria käyttävää projektia aloitettaessa, katso sovellusvaatimuksiasi. Kuinka nopeasti servon on pyörittävä paikasta toiseen? Kuinka kovaa se joutuu työntämään tai vetämään?, Tarvitsenko asentokierron, jatkuvan pyörimisen vai lineaarisen servon? Kuinka paljon ylitys on sallittua? Mitä vähemmän maksat servosta, sitä vähemmän mekaanista voimaa sen on kerättävä ja vähemmän tarkkuutta sen liikkeissä. Voit maksaa vähän enemmän ja saada sellaisen, joka liikkuu nopeasti, mutta sillä ei välttämättä ole paljon voimaa. Voit myös ostaa sellaisen, joka vetää tai työntää suuria kuormia, mutta se ei välttämättä liiku nopeasti tai tarkasti. Valmistajien verkkosivustoilla ja verkkoharrastusoppaissa on paljon näitä tietoja, joita voit käyttää mallien vertailuun., Löydät myös, että harrastus myymälöissä on valikoima servot ja voi yleensä auttaa sinua päättää, mikä niistä on oikea projekti ja budjetti.

servomoottorin ohjaaminen

servot ottavat komentoja tietokoneelta tai radiosta lähetetyistä pulssisarjoista. Pulssi on siirtyminen matalajännitteestä korkeajännitteeseen, joka pysyy korkeana lyhyen aikaa ja palaa sitten matalaksi. Akun laitteita, kuten servot, ”matala” pidetään maahan tai 0 volttia ja ”korkea” on akun jännite. Servot toimivat yleensä 4,5-6 voltin välillä, joten ne ovat erittäin harrastelijamaisia tietokoneystävällisiä.,

Oletko koskaan nostanut puuhun sidotun köyden toista päätä tai pitänyt hyppynarun toista päätä ystävän pidellessä toista? Kuvittele, että pidellessäsi päätäsi köydestä liikutit kättäsi ylös ja alas. Köydestä tulisi iso kyttyrä, joka kulkisi päästä toiseen. Se mitä olet tehnyt on sovellettu pulssi, ja se matkusti alas köysi kuin aalto. Kun nostat kätesi ylös ja alas, jos et pidä käsi ilmassa pidempään, joku katsomassa tämä kokeilu puolelta olisi nähdä, että pulssin köysi olisi pidempi tai leveämpi., Jos käden laskee nopeammin, pulssi on lyhyempi tai kapeampi. Tämä on pulssin leveys. Jos et pidä pää menee ylös ja alas, jolloin koko joukko näitä pulsseja yksi toisensa jälkeen, olet luonut pulse train (ks. Kuva 6 alla). Kuinka usein nostit ja laskit päätäsi? Tämä on pulssijunan taajuus ja mitataan pulsseina sekunnissa eli Hz (lyhenne sanoista ”hertz”).

huomaa: tietokoneen mikroprosessori käyttää erityisestä kellopiiristä saatavia pulsseja saadakseen homman tehtyä. Oletko kuullut tietokoneen nopeus kutsutaan jotain 1.,7 gigahertz (GHz)? Näin voidaan sanoa, että pulsseja tulee 1,7 miljardia pulssia sekunnissa eli 1 700 000 000 Hz. Kuvittele yrittäväsi liikuttaa köyttäsi niin nopeasti!

kuva näyttää kuvaaja, joka on kolme piikkarit yhdenvertaisen korkeus tasaisin välein toisistaan. Nämä piikit ovat pulsseja, jotka toistuvat kahdenkymmenen millisekunnin välein.

Kuva 6. Esimerkki pulssi juna saatat tuottaa hallita servo, kuten on esitetty kuvakaappaus alkaen edullinen digitaalinen oskilloskooppi, väline tarkkailemalla jännitettä)., Täällä syntyy pulssi kerran 20 millisekunnin välein eli noin 50 Hz: n taajuudella. Tässä esimerkki, pulssin leveys on noin 2 millisekuntia, joka olisi servo kiertää lähes koko matkan toinen pää sen pyörimisen. Oskilloskooppi on uskomattoman hyödyllinen testaus-ja vianetsintäjärjestelmät, jotka käyttävät servos.

Oman servo on kytketty virtalähde (4,5-6 volttia), ja ohjaussignaali on peräisin tietokoneen tai muiden piiri. Kunkin servon vaatimukset vaihtelevat hieman, mutta pulssijuna (kuten kuvassa 6) noin 50-60 Hz toimii hyvin useimmissa malleissa., Pulssin leveys vaihtelee noin 1 millisekunnin ja 2 tai 3 millisekunnin välillä (yksi millisekunti on 1/1000 sekunnissa). Suosittu harrastajien tietokoneet kuten ArduinoTM on ohjelmisto komentoja kieli tuottaa nämä pulssi junat. Kaikki mikrokontrollerit voidaan ohjelmoida tuottamaan näitä aaltomuotoja. Järjestelmä, joka kulkee tietoa, joka perustuu leveys pulsseja käyttää pulssin leveys modulaatio (tai PWM) ja on hyvin yleinen tapa valvoa moottorin nopeuksilla ja LED kirkkaus sekä servomoottori-asentoon.,

Resurssit

seuraava valinta opas voi auttaa määrittämään, mitkä Futaba® servo sopii tarpeisiisi:

• Hobbico, Inc. (2012). Futaba® servo valinta. Viitattu 13.9.2012. (englanniksi) www.futaba-rc.com/servos/servo-select.,n, Science Buddies

  Explore Our Science Videos

  Paper Rockets – STEM Activity

  How to make an anemometer (wind speed meter)

  Slow Motion Craters – STEM Activity