Servomechanismy

Servomechanismus - rozsáhlé provedení elektromotoru pro řízení různých fyzikálních procesů

Co je to servo (servomechanismus)? Serva používaná v dálkově ovládaných vozidlech mají standardizované rozměry – od mikro, přes střední a standardní, až po mega velikost. Bez ohledu na velikost typická konstrukce serva využívá jevu zpětné vazby, tj. na daný řídicí signál přivedený do serva musí reagovat proporcionálně, v souladu s očekávaným výsledkem. Servomechanismus je spojen s potenciometrem, na jehož hřídeli je nasazena T-tyč. Na T-liště jsou namontovány posunovače, přes které je pohon ze serva přenášen na jím ovládaný cílový prvek.

Připojení serva - to není tak obtížné!

Většina serv používá 3pinový konektor JST samice s roztečí pinů 2,54 mm. Ke konektoru jsou připojeny tři vodiče - jsou to: vodič k zemi (černý nebo hnědý), vodič ke kladnému pólu napájení (červený) a vodič pro řídicí signál (obvykle žlutý). Barvy izolace jednotlivých vodičů serva se mohou lišit v závislosti na specifikacích výrobce, ale pořadí, ve kterém jsou vodiče umístěny v konektoru, je stejné. Pokud je délka servo kabelu nedostatečná, můžete použít prodlužovací kabely s kompatibilními konektory.

Servomechanismus - Řízení

Třetí kolík v konektoru servopohonu se používá k poskytování řídicího signálu, který je určen k nastavení hřídele motoru do požadované polohy. Řídicí signál má obdélníkovou vlnu s proměnným pracovním cyklem (PWM). Frekvence signálu PWM je standardní a je 50 Hz, což znamená, že jedna perioda signálu trvá 20 ms. Pracovní cyklus signálu v jedné periodě se pohybuje od 1 ms do 2 ms. Použití 1 ms impulsu způsobí, že se hřídel serva otáčí extrémně proti směru hodinových ručiček a při impulsu 2 ms se servo otočí do krajní polohy proti směru hodinových ručiček. Aby se hřídel serva vrátila do neutrální polohy, musí být do serva dán signál s pracovním cyklem 1,5 ms. Jedním z nejjednodušších způsobů ovládání serva je použití jednoho z hardwarových kanálů PWM na desce Arduino. Arduino - ovládání serva se díky tomuto minipočítači stává velmi jednoduchým.

Napájení servomechanismů

Servomechanismus - princip činnosti a napájení. V dálkově ovládaných vozidlech pracují baterie se jmenovitým napětím nejčastěji 4,8 V a při použití větších serv bude nutné použít 12,0 V baterie, pro stacionární aplikace však bude optimální použít napájecí zdroj s an výstupní napětí odpovídající požadavkům výrobce serva. Bez ohledu na zvolený způsob napájení odebírá servomotor s rostoucí mechanickou zátěží větší množství proudu. Nesprávně zvolený servomechanismus v důsledku nedostatečného točivého momentu může zvýšit energetické ztráty v napájecím systému a dokonce přispět k nesprávné činnosti regulátoru. Díky vhodnému napájení a minipočítači Arduino se servo stává plně funkčním zařízením pro naše projekty.

Serva s plným rozsahem úhlu natočení

Standardní servo může otočit hřídel maximálně o 90° doleva nebo doprava. Pro složitější aplikace se vyplatí použít serva s úhlem natočení 360°. Taková serva mohou fungovat jako běžný elektromotor s konstantní rychlostí otáčení. Maximální rychlost otáčení serva s plným rozsahem úhlu otáčení je obvykle 60 ot./min. Pokud pro svou aplikaci potřebujete vyšší rychlosti, pak by bylo lepším řešením použít běžný stejnosměrný elektromotor, ale pro přesné úkoly je nejlepší použít krokový motor. Na rozdíl od běžných serv jsou 360° serva vybavena malým potenciometrem, který umožňuje kalibraci serva na řídicí signál. U serv s plným rozsahem úhlu natočení impuls s pracovním cyklem 1,5 ms zastaví servomotor a impulsy s delším nebo kratším trváním způsobí otáčení hřídele serva ve směru nebo proti směru hodinových ručiček.