об перетворити електрику в механічний поворот, необхідний електромотор. Однак найчастіше швидкість обертання мотора буває занадто великий для практичного використання. Для зниження швидкості використовується редуктор: механізм з шестернею, передавальний і перетворюючий крутний момент (див. Малюнок 12).
Рисунок 12 - Складова частина сервоприводів
Включаючи і вимикаючи електромотор, можна обертати вихідний вал - кінцеву шестерню сервоприводу, до якої можна прикріпити щось, чим ми хочемо управляти. Однак, для того щоб положення контролювалося пристроєм, необхідний датчик зворотного зв'язку - енкодер, який перетворюватиме кут повороту назад в електричний сигнал. Для цього часто використовується потенціометр. При повороті бігунка потенціометра відбувається зміна його опору, пропорційне куту повороту. Таким чином, з його допомогою можна встановити поточне положення механізму.
Крім електромотора, редуктора і потенціометра в СЕРВОПРИВОДИ є електронна начинка, яка відповідає за прийом зовнішнього параметра, зчитування значень з потенціометра, їх порівняння і включення/вимикання мотора. Вона-то і відповідає за підтримання негативного зворотного зв'язку.
До сервоприводу тягнеться три дроти. Два з них відповідають за харчування мотора, третій доставляє керуючий сигнал, який використовується для виставлення положення пристрою.
Щоб вказати сервоприводу бажане положення, по призначеному для цього проводу необхідно посилати керуючий сигнал.
Керуючий сигнал - імпульси постійної частоти і змінної ширини. Те, який стан повинен зайняти сервопривід, залежить від довжини імпульсів. Коли сигнал надходить в керуючу схему, наявний в ній генератор імпульсів виробляє свій імпульс, тривалість якого визначається через потенціометр. Інша частина схеми порівнює тривалість двох імпульсів. Якщо тривалість різна, включається електромотор. Напрямок обертання визначається тим, який з імпульсів коротше. Якщо довжини імпульсів рівні, електромотор зупиняється (див. Малюнок 13).
Малюнок 13 - Імпульси постійної частоти і змінної ширини
Найчастіше в сервомоторами імпульси виробляються з частотою 50 Гц. Це означає, що імпульс випускається і приймається раз на 20 мс. Зазвичай при цьому тривалість імпульсу в 1520 мкс означає, що сервопривід повинен зайняти середнє положення. Збільшення або зменшення довжини імпульсу змусить сервопривід повернутися по або проти годинникової стрілки відповідно. При цьому існують верхня і нижня межі тривалості імпульсу. У бібліотеці Servo для програмування за замовчуванням виставлені наступні значення довжин імпульсу: 544 мкс - для 0 ° і 2400 мкс - для 180 °.
Для управління сервоприводами використовується ШІМ модуляція. В англомовних країнах коректним терміном є - PDM (Pulse Duration Modulation). У ньому вкрай важлива довжина імпульсів і не так важлива частота їх появи. 50 Гц - це норма, але сервопривід працюватиме коректно і при 40, і при 60 Гц. Єдине, що потрібно при цьому мати на увазі - це те, що при сильному зменшенні частоти він може працювати ривками і на зниженій потужності, а при сильному завищенні частоти (наприклад, 100 Гц) може перегрітися і вийти з ладу.
Малюнок 14 - Дія сил на плече сервоприводу
Момент сили, або крутний момент - векторна фізична величина, що дорівнює добутку радіус-вектора, проведеного від осі обертання до точки прикладання сили, на вектор цієї сили (див. малюнок 14). Характеризує обертальну дію сили на тверде тіло, це показує наскільки важкий вантаж сервопривід здатний утримати в спокої на важелі заданої довжини. Якщо крутний момент сервоприводу дорівнює 5 кг? См, то це означає, що сервопривід утримає на вазі в горизонтальному положенні важіль довжини 1 см, на вільний кінець якого підвісили 5 кг. Або, що еквівалентно, важіль довжини 5 см, до якого підвісили 1 кг.
Швидкість сервоприводу вимірюється інтервалом часу, який потрібно важелю сервоприводу, щоб повернутися на 60 °. Характеристика 0,1 с/60 ° означає, що сервопривід повертається на 60 ° за 0,1 с. З неї нескладно обчислити швидкість у більш звичній величині, оборотах на хвилину, але так склалося, що при описі сервоприводів найчастіше використовують таку одиницю. [7]
Варто відзначити, що іноді доводиться шукати компроміс між цими двома характеристиками, так як якщо ми хочемо надійний, що витримує велику вагу сервопривід, то ми повинні бути готові, що ця могутня установка буде повільно повертатися. А якщо ми хочемо дуже швидкий привід, то його буде відносно легко вивести з положення рівноваги. При використанні одного і того ж мотора баланс визначає конфігурація шестернею в редукторі.
С...
