Как сделать сервопривод своими руками

Сервоприводы: подключение, управление, примеры работы

Познакомимся поближе с сервоприводами. Рассмотрим их разновидности, предназначение, подсказки по подключению и управлению.

Что такое сервопривод?

Сервопривод — это мотор с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервомотором является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик положения и плату управления.

Простыми словами, сервопривод — это механизм с электромотором, который может поворачиваться в заданный угол и удерживать текущее положение.

Элементы сервопривода

Рассмотрим составные части сервопривода.

Электромотор с редуктором

За преобразование электричества в механический поворот в сервоприводе отвечает электромотор. В асинхронных сервоприводах установлен коллекторный мотор, а в синхронных — бесколлекторный.

Однако зачастую скорость вращения мотора слишком большая для практического использования, а крутящий момент — наоборот слишком слабый. Для решения двух проблем используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, вращается выходной вал — конечная шестерня редуктора, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять.

Позиционер

Для контроля положения вала, на сервоприводе установлен датчик обратной связи, например потенциометр или энкодер. Позиционер преобразует угол поворота вала обратно в электрический сигнал.

Плата управления

За всю обработку данных в сервоприводе отвечает плата управления, которая сравнивает внешнее значения с микроконтроллера со показателем датчика обратной связи, и по результату соответственно включает или выключает мотор.

Выходной вал

Вал — это часть редуктора, которая выведена за пределы корпуса мотора и непосредственно приводиться в движение при подаче управляющих сигналов на сервопривод. В комплектации сервомоторов идут качельки разных формфакторов, которые одеваются на вал сервопривода для дальнейшей коммуникации с вашими задумками. Не рекомендуем прилагать к валу нагрузки, которые больше крутящего момента сервопривода. Это может привести к разрушению редуктора.

Выходной шлейф

Для работы сервопривода его необходимо подключить к источнику питания и к управляющей плате. Для коммуникации от сервопривода выходит шлейф из трёх проводов:

Если сервопривод питается напряжением от 5 вольт и потребляет ток менее 500 мА, то есть возможность обойтись без внешнего источника питания и подключить провод питания сервомотора непосредственно к питанию микроконтроллера.

Управление сервоприводом

Алгоритм работы

Интерфейс управления

Чтобы указать сервоприводу желаемое состояние, по сигнальному проводу необходимо посылать управляющий сигнал — импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

То, какое положение должен занять сервопривод, зависит от длины импульсов. Когда сигнал от микроконтроллера поступает в управляющую схему сервопривода, имеющийся в нём генератор импульсов производит свой импульс, длительность которого определяется через датчик обратной связи. Далее схема сравнивает длительность двух импульсов:

Для управления хобби-сервоприводами подают импульсы с частотой 50 Гц, т.е. период равен 20 мс:

Обратите внимание, что на вашем конкретном устройстве заводские настройки могут оказаться отличными от стандартных. Некоторые сервоприводы используют ширину импульса 760 мкс. Среднее положение при этом соответствует 760 мкс, аналогично тому, как в обычных сервоприводах среднему положению соответствует 1520 мкс.

Это всего лишь общепринятые длины. Даже в рамках одной и той же модели сервопривода может существовать погрешность, допускаемая при производстве, которая приводит к тому, что рабочий диапазон длин импульсов отличается. Для точной работы каждый конкретный сервопривод должен быть откалиброван: путём экспериментов необходимо подобрать корректный диапазон, характерный именно для него.

Часто способ управления сервоприводами называют PWM (Pulse Width Modulation) или PPM (Pulse Position Modulation). Это не так, и использование этих способов может даже повредить привод. Корректный термин — PDM (Pulse Duration Modulation) в котором важна длина импульсов, а не частота.

Характеристики сервопривода

Рассмотрим основные характеристики сервоприводов.

Крутящий момент

Момент силы или крутящий момент показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины. Если крутящий момент сервопривода равен 5 кг×см, то это значит, что сервопривод удержит на весу в горизонтальном положении рычаг длины 1 см, на свободный конец которого подвесили 5 кг. Или, что эквивалентно, рычаг длины 5 см, к которому подвесили 1 кг.

Скорость поворота

Скорость сервопривода — это время, которое требуется выходному валу повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё можно вычислить скорость в оборотах в минуту, но так сложилось, что при описании сервоприводов чаще всего используют именно интервал времени за 60°.

Форм-фактор

Сервоприводы различаются по размерам. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов.

Форм-фактор Вес Размеры
Микро 8-25 г 22×15×25 мм
Стандартный 40-80 г 40×20×37 мм
Большой 50-90 г 49×25×40 мм

Внутренний интерфейс

Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Так в чём же их отличия, достоинства и недостатки?

Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые, различаются они лишь внутренней управляющей электроникой. Вместо специальной микросхемы аналогового сервопривода у цифрового собрата можно заметить на плате микропроцессор, который принимает импульсы, анализирует их и управляет мотором. Таким образом, в физическом исполнении отличие лишь в способе обработки импульсов и управлении мотором.

Оба типа сервопривода принимают одинаковые управляющие импульсы. После этого аналоговый сервопривод принимает решение, надо ли изменять положение, и в случае необходимости посылает сигнал на мотор. Происходит это обычно с частотой 50 Гц. Таким образом получаем 20 мс — минимальное время реакции. В это время любое внешнее воздействие способно изменить положение сервопривода. Но это не единственная проблема. В состоянии покоя на электромотор не подаётся напряжение, в случае небольшого отклонения от равновесия на электромотор подаётся короткий сигнал малой мощности. Чем больше отклонение, тем мощнее сигнал. Таким образом, при малых отклонениях сервопривод не сможет быстро вращать мотор или развивать большой момент. Образуются «мёртвые зоны» по времени и расстоянию.

Эти проблемы можно решать за счёт увеличения частоты приёма, обработки сигнала и управления электромотором. Цифровые сервприводы используют специальный процессор, который получает управляющие импульсы, обрабатывает их и посылает сигналы на мотор с частотой 200 Гц и более. Получается, что цифровой сервопривод способен быстрее реагировать на внешние воздействия, быстрее развивать необходимые скорость и крутящий момент, а значит, лучше удерживать заданную позицию, что хорошо. Конечно, при этом он потребляет больше электроэнергии. Также цифровые сервоприводы сложнее в производстве, а потому стоят заметно дороже. Собственно, эти два недостатка — все минусы, которые есть у цифровых сервоприводов. В техническом плане они безоговорочно побеждают аналоговые сервоприводы.

Материалы шестерней

Шестерни для сервоприводов бывают из разных материалов: пластиковые, карбоновые, металлические. Все они широко используются, выбор зависит от конкретной задачи и от того, какие характеристики требуются в установке.

Пластиковые, чаще всего нейлоновые, шестерни очень лёгкие, не подвержены износу, более всего распространены в сервоприводах. Они не выдерживают больших нагрузок, однако если нагрузки предполагаются небольшие, то нейлоновые шестерни — лучший выбор.

Карбоновые шестерни более долговечны, практически не изнашиваются, в несколько раз прочнее нейлоновых. Основной недостатой — дороговизна.

Металлические шестерни являются самыми тяжёлыми, однако они выдерживают максимальные нагрузки. Достаточно быстро изнашиваются, так что придётся менять шестерни практически каждый сезон. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и по цене. К сожалению, они обойдутся вам достаточно дорого.

Коллекторные и бесколлекторные моторы

Существует три типа моторов сервоприводов: обычный мотор с сердечником, мотор без сердечника и бесколлекторный мотор.

Обычный мотор с сердечником (справа) обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Ротор имеет несколько секций, поэтому когда мотор вращается, ротор вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов, а в результате получается сервопривод, который вибрирует и является менее точным, чем сервопривод с мотором без сердечника. Мотор с полым ротором (слева) обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не имеет секций, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, вращающего момента и скорости по сравнения со стандартными.

Сервоприводы с бесколлекторным мотором появились сравнительно недавно. Преимущества те же что и у остальных бесколлекторных моторов: нет щёток, а значит они не создают сопротивление вращению и не изнашиваются, скорость и момент выше при токопотреблении равном коллекторным моторам. Сервоприводы с бесколлекторным мотором — самые дорогие сервоприводы, однако при этом они обладают лучшими характеристиками по сравнению с сервоприводами с другими типами моторов.

Сервопривод постоянного вращения

Сервоприводы обычно имеют ограниченный угол вращения 180 градусов, их так и называют «сервопривод 180°».

Но существуют сервоприводы с неограниченным углом поворота оси. Это сервоприводы постоянного вращения или «сервоприводы 360°».

Сервопривод постоянного вращения можно управлять с помощью библиотек Servo или Servo2 . Отличие заключается в том, что функция Servo.write(angle) задаёт не угол, а скорость вращения привода:

Функция Arduino Сервопривод 180° Сервопривод 360°
Servo.write(0) Крайне левое положение Полный ход в одном направлении
Servo.write(90) Середнее положение Остановка сервопривода
Servo.write(180) Крайне правое положение Полный ход в обратном направлении

Для иллюстрации работы с сервами постоянного вращения мы собрали двух мобильных ботов — на Arduino Uno и Iskra JS. Инструкции по сборке и примеры скетчей смотрите в статье собираем ИК-бота.

Примеры работы с Arduino

Схема подключения

Многие сервоприводы могут быть подключены к Arduino непосредственно. Для этого от них идёт шлейф из трёх проводов:

Для подключения к Arduino будет удобно воспользоваться платой-расширителем портов, такой как Troyka Shield. Хотя с несколькими дополнительными проводами можно подключить серву и через breadboard или непосредственно к контактам Arduino.

Можно генерировать управляющие импульсы самостоятельно, но это настолько распространённая задача, что для её упрощения существует стандартная библиотека Servo .

Ограничение по питанию

Обычный хобби-сервопривод во время работы потребляет более 100 мА. При этом Arduino способно выдавать до 500 мА. Поэтому, если вам в проекте необходимо использовать мощный сервопривод, есть смысл задуматься о выделении его в контур с дополнительным питанием.

Рассмотрим на примере подключения 12V сервопривода:

Ограничение по количеству подключаемых сервоприводов

На большинстве плат Arduino библиотека Servo поддерживает управление не более 12 сервоприводами, на Arduino Mega это число вырастает до значения 48. При этом есть небольшой побочный эффект использования этой библиотеки: если вы работаете не с Arduino Mega, то становится невозможным использовать функцию analogWrite() на 9 и 10 контактах независимо от того, подключены сервоприводы к этим контактам или нет. На Arduino Mega можно подключить до 12 сервоприводов без нарушения функционирования ШИМ/PWM, при использовании большего количества сервоприводов мы не сможем использовать analogWrite() на 11 и 12 контактах.

Пример использования библиотеки Servo

По аналогии подключим 2 сервопривода

Библиотека Servo не совместима с библиотекой VirtualWire для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц.

Альтернативная библиотека Servo2

Библиотеки для управления сервоприводами (Servo) и для работы с приёмниками / передатчиками на 433 МГц VirtualWire используют одно и то же прерывание. Это означает, что их нельзя использовать в одном проекте одновременно. Существует альтернативная библиотека для управления сервомоторами — Servo2.

Все методы библиотеки Servo2 совпадают с методами Servo.

Пример использования библиотеки Servo

Примеры работы с Espruino

Примеры работы с Raspberry Pi

Вывод

Сервоприводы бывают разные, одни получше — другие подешевле, одни надёжнее — другие точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит иметь в виду, что он может не обладать лучшими характеристиками, главное, чтобы подходил для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

Сервопривод. Жизнь после смерти.

Вместо эпиграфа…

В жизни многих из нас бывают моменты, когда та или иная вещь приходит в негодность и приходится ее выбрасывать. В практике моделизма, в частности, такой «вещью» нередко оказывается сервопривод – либо коллекторный мотор лишится щеток, а то и вовсе сгорит, либо шестерни останутся без зубов. Контроллер же гораздо реже отправляется в «места вечнозеленых пастбищ, богатые дичью» (с)индейцы Кентукки.

Перечень терминов и сокращений.

РУ – радиоуправление – совокупность аппаратных и программных средств для управления моделями по радиоканалу
СП – сервопривод
РРМ – сигнал управления (Pulse Position Modulation). В статье упоминается с числом, которое обозначает часть диапазона регулирования управляющего органа аппаратуры РУ (например, ход стика или поворота «крутилки» от минимума до максимума), например 30%РРМ = 30% диапазона регулирования от начала диапазона. Для удобства «привязки к ручкам».
ДП – датчик положения
ТОЧКА НЕЙТРАЛИ – такое положение ДП, при котором на выходе контроллера отсутствует напряжение
ШИМ – широтно-импульсная модуляция
ИМС – интегральная микросхема

Очень краткий экскурс в теорию.
СП, как известно, представляет собой электродвигатель (рассматриваем традиционные электрические СП, используемые моделистами) и редуктор. Электродвигателем управляет контроллер СП в соответствии с заданием, выданным с аппаратуры РУ в %РРМ. Конструктивно электродвигатель, редуктор и контроллер находятся в одном корпусе.
Источником управляющего сигнала, как правило, является приемник аппаратуры РУ или специальное устройство – сервотестер.
В недорогих СП (к слову, которые использует в своих моделях подавляюще число моделистов) применяется коллекторный электродвигатель постоянного тока. Вот об этих СП и пойдет речь.

Подготовка.
Итак, в Вашем СП больше нет редуктора или электродвигателя, но остался контроллер? Отлично, попробуем найти применение контроллеру. В качестве примера будет рассматриваться контроллер сервопривода SG90, аналогичного 4 X TowerPro SG90 Mini Gear Micro Servo 9g
Товар http://www.parkflyer.ru/product/1566363/

цена на который колеблется от 65 до 300 рублей у разных продавцов.

Чтобы извлечь контроллер из корпуса сервопривода необходимо вывернуть четыре винта с нижней стороны корпуса (1), снять крышки редуктора (2) и контроллера (3).

Удалить шестерни, отпаять и удалить электродвигатель, не повреждая контроллер и ДП, в качестве которого применяется переменный резистор сопротивлением 5 кОм.

Конструктивно ДП впаян в плату контроллера таким образом, что их разделяет внутренний конструктивный элемент корпуса СП – два выступа по бокам и просто так эти элементы удалить из корпуса не удастся (во всяком случае в СП, имеющейся у меня модификации так и было).

Для удаления из корпуса сервопривода ДП и контроллера необходимо зафиксировать неподвижно шток ДП, например, зажать его в тиски. Далее, слегка «натягивая» корпус СП в сторону контроллера и одновременно прогревая паяльником места пайки контактов ДП на плате контроллера, выпаять ДП из платы и вынуть его из корпуса СП (останется в тисках). Только после этого можно будет достать из корпуса СП сам контроллер. При этом, сохранение целостности ДП не является приоритетной задачей, ибо в своем изначальном качестве он уже не нужен и для дальнейших творческих изысканий может быть заменен любым переменным или подстроечным резистором того же или близкого номинала. В случае если не удастся подобрать постоянный резистор сопротивлением из стандартного ряда, можно «подогнать» ближайший номинал, постепенно счищая «наждачкой» графитовый слой и замеряя получившееся сопротивление. Можно также оставить переменный резистор, заменив его на «многооборотный» прецизионный. Ближайший в ряду российский номинал – 5.1 кОм. Либо использовать триммер канала на пульте РУ.

Контроллер выполнен в виде печатной платы размером около 10х15мм с впаянными в нее радиокомпонентами.

Он имеет один вход управления для сигнала РРМ и два выхода (назовем их «А» и «В»). Выходы являются инверсными по отношению друг к другу в виду того, что СП по сути является реверсивным. Сигнал на обоих выходах – ШИМ. Нагрузочная способность выходов контроллера позволяет подключать к ним микроэлектродвигатель напрямую, что и сделано производителем. На самом деле, ИМС, применяемая в контроллере этого СП, имеет больше двух выходов, но в статье будет рассматриваться применение именно выходов, к которым производитель СП подключил микроэлектродвигатель.
Малый размер платы и удобное расположение контактных «пятачков» и отверстий для внешних связей дает возможность припаять к плате «ножки» и использовать ее как единый радиокомпонент на Вашей печатной плате.

Ну вот, контроллер и ДП (если испортили ДП при пайке, то любой переменный или подстроечный резистор того же или близкого номинала) у нас на столе. Что дальше?

Припаиваем ДП к контроллеру. Для этого лучше использовать соединительные проводники, а не устанавливать ДП непосредственно на плату. С помощью ДП впоследствии можно установить точку нейтрали по отношению к %РРМ, исходя из решаемой задачи, как это сделать – см. ниже.

Чтобы избежать дрейфа точки нейтрали из-за невысокого качества переменного резистора, после окончательной настройки этого параметра рекомендую заменить переменный резистор на два постоянных резистора, сопротивление которых равно сопротивлению каждого плеча ДП соответственно.


Контроллер необходимо дополнить силовыми ключами. Тип элементов и схемотехника силовых ключей могут быть различны и ограничиваются решаемыми задачами, размерами, весом и… навыками Исполнителя. Применение внешних силовых ключей позволяет создавать регуляторы и коммутаторы с нагрузочной способностью в десятки и сотни ампер. Так же, теоретически, нет ограничений по напряжению питания ведомых устройств.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для всех творческих изысканий в качестве источника управляющего РРМ-сигнала используется сервотестер, аналогичный этим:

Удобно выставлять нейтраль одним нажатием кнопки на сервотестере, но я не уверен, что это именно нейтраль – навряд ли китайцы калибруют сервотестеры ))).
В части визуализации положения управляющих органов при том или ином %РРМ, на мой взгляд, лучше использовать для настройки реальную аппаратуру РУ.

Указанные на схемах номиналы и типы элементов приведены для примера (использовались в испытаниях) и могут быть заменены на другие, исходя из целей и задач.

Вопросы размеров и веса конечных устройств в статье не рассматриваются.

Варианты использования контроллера.

1. Реверсивный регулятор оборотов двигателя постоянного тока.

Настройка.
Устанавливаем с помощью ДП точку нейтрали контроллера в 50%РРМ, для чего устанавливаем регулятор сервотестера в середину диапазона регулирования (в случае использования реальной аппаратуры РУ – управляющий орган (стик, «крутилка» и т.п.) соответствующего канала). При этом подключенный к регулятору двигатель может произвольно вращаться.
Вращая ось ДП добиваемся полной остановки двигателя. При наличии вольтметра – контролируем отсутствие напряжения на выходе регулятора.
Отключаем питание регулятора, отпаиваем ДП от платы контроллера, замеряем сопротивление каждого плеча. Впаиваем на место ДП в плату контроллера постоянные резисторы с сопротивлением, равным сопротивлению каждого плеча ДП соответственно.
При необходимости поменяйте местами выходы контроллера либо полярность подключения крайних выводов ДП на плате контроллера.
Данный регулятор работает с электродвигателями постоянного тока, которые при смене полярности питающего напряжения изменяют направление вращения якоря.

Соотношение диапазона регулирования %РРМ и диапазона регулирования регулятора:

Как видно из диаграммы, диапазон регулирования контроллера СП составляет 50% от диапазона %РРМ в каждую сторону.

2. Нереверсивный регулятор оборотов двигателя постоянного тока.

Настройка.
Устанавливаем с помощью ДП точку нейтрали контроллера в 0%РРМ, для чего устанавливаем регулятор сервотестера в начало диапазона регулирования (в случае использования реальной аппаратуры РУ – управляющий орган (стик, «крутилка» и т.п.) соответствующего канала). При этом подключенный к регулятору двигатель может произвольно вращаться.
Вращая ось ДП добиваемся полной остановки двигателя. При наличии вольтметра – контролируем отсутствие напряжения на выходе регулятора.
Отключаем питание регулятора, отпаиваем ДП от платы контроллера, замеряем сопротивление каждого плеча. Впаиваем на место ДП в плату контроллера постоянные резисторы с сопротивлением, равным сопротивлению каждого плеча ДП соответственно.

Соотношение диапазона регулирования %РРМ и диапазона регулирования:

Отмечу, что, так как диапазон регулирования контроллера СП составляет 50% от диапазона %РРМ в каждую сторону, регулирование оборотов будет возможно от 0%РРМ до 50%РММ. При 50%РРМ обороты двигателя достигнут максимальных и далее расти не будут (см. диаграмму).

При необходимости поменяйте местами выходы контроллера либо полярность подключения крайних выводов ДП на плате контроллера.

3. Регулятор яркости фар/фонарей и т.п.


Вариант 2 (инверсное регулирование яркости).

Настройка.
Описание настройки не привожу – она аналогична регуляторам для электродвигателя (см. выше) с той лишь разницей, что к выходу подключены лампочки накаливания, а не электродвигатель.
Вы можете самостоятельно попробовать установку точки нейтрали в разных точках диапазона регулирования с тем, чтобы выбрать оптимальную для Вашей задачи.
При необходимости поменяйте местами выходы контроллера либо полярность подключения крайних выводов ДП на плате контроллера.

Как показали эксперименты у отдельных регуляторов (из двух проявилось у одного) в крайних точках лампочки слегка мерцают, что обусловлено наличием импульсов ШИМ, следующих с низкой частотой. Мерцание можно устранить, включив электролитический конденсатор емкостью 4.7-10мкф 16В между затвором и истоком ключевого транзистора (см. вариант коммутатора ниже), однако это приводит к нагреву транзистора при больших токах и необходимости установки его на радиатор (во время испытаний ток через транзистор был около 2А) вследствие перехода в другой режим работы. Так же несколько сужается диапазон регулирования.

4. Коммутатор

Коммутатор может найти применение, например, в качестве дистанционного выключателя световых приборов модели. Так же его можно использовать в аппаратных миксах с другими каналами, например, когда, скажем, при 25% газа нужно включить/отключить фары.
Смещая точку нейтрали можно задавать различное значение %РРМ, при котором коммутатор изменит свое состояние.

Настройка.
Устанавливаем регулятор сервотестера в 25% (цифра для примера) от начала диапазона регулирования (в случае использования реальной аппаратуры РУ – управляющий орган (стик, «крутилка» и т.п.) соответствующего канала). При этом состояние коммутатора может быть произвольным.

Вращая ось ДП добиваемся отключения реле, а затем вращением ДП в обратную сторону добиваемся включения реле. Если реле отключено, то вращаем ДП до момента включения реле. Это и будет порог срабатывания на уровне 25%РРМ.

Отключаем питание коммутатора, отпаиваем ДП от платы контроллера, замеряем сопротивление каждого плеча. Впаиваем на место ДП в плату контроллера постоянные резисторы с сопротивлением, равным сопротивлению каждого плеча ДП соответственно.
Ключ управления реле и само реле выбираются, исходя из целей и задач.

При необходимости поменяйте местами выходы контроллера либо полярность подключения крайних выводов ДП на плате контроллера.

Печатная плата не разрабатывалась, так как сама плата требует наличие места и объема. Обычно практикую навесной монтаж в термоусадке с формой конечного изделия под конкретное место в корпусе. Прочность монтажа приемлемая.
Возможный вариант компоновки одного из регуляторов может быть таким (просто пример):

Для тех, кто не очень знаком с электроникой привожу фото соединений компонетов простого регулятора яркости лампочки накаливания (питание контроллера СП от сервотестера/приемника; красный (+) и черный (-) провода на фото, уходящие вправо – силовое питание 12В).

Используется транзистор NDP7050. У других транзисторов расположение выводов может быть другим, просто найдите в Сети даташит (datasheet) на имеющийся у Вас транзистор – там обычно все расписано/разрисовано, например ‌ ‌ http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/54154/FAIRCHILD/NDP7050.html ‌
Ориентироваться можно на обозначения выводов G, D, S, сопоставляя их с приведенным на фото.

Электронщики же должны сами знать как-где-что искать ))))

Обратная связь от сервопривода или «забиваем гвозди»


Всем хабраконструкторам, привет!

Пришла мне как-то в голову дурацкая мысль: собрать девайс, который бы молотком забивал гвозди. Просто ради демонстрации работы сервопривода. Алгоритм простой: даём команду на поднятие молотка, ждём пока он поднимется, отпускаем молоток; и так пока гвоздь не будет забит. Но как узнать, что молоток поднялся и что гвоздь забит, не пользуясь дополнительными датчиками? Спросить у «глупого» сервопривода! Как именно это сделать — об этом и пойдёт речь в статье.

Что такое сервопривод? Наверное, все знают, но на всякий случай: это привод, который в отличие от мотора постоянного тока не просто крутится пока подаётся напряжение, а стремится повернуться к заданному углу и удержаться в этом положении. Угол устанавливается с помощью ШИМ (PWM)-сигнала. Сервопривод стремится к определённому положению, а следовательно должен знать своё собственное. Перед началом сборки я был уверен, что запросить текущий угол будет проще простого и это возможно «из коробки». Не тут то было. Но обо всём по порядку.

Итак, предполагаемый девайс: сервопривод с прикреплённым к нему молотком на небольшом постаменте для равновесия. Сервопривод подключается к Arduino через IO Shield, а микроконтроллер исполняет алгоритм:

  • Установить сервоприводу определённый угол для поднятия молотка
  • Бездействовать пока сервопривод не сообщит, что угол достигнут
  • Отключить питание сервопривода, чтобы молоток упал на гвоздь
  • Прочитать угол в упавшем положении
  • Если угол после падения несколько раз подряд не изменился — значит гвоздь перестал вколачиваться. Предположительно он забит — прекращаем исполнение
  • Если угол изменился, начинаем сначала

Берём исходные части:

Пилим и скручиваем:

Приступаем к написанию прошивки для Arduino… Довольно быстро становится понятно, что установить определённый угол для сервы — не проблема. В частности, это позволяет сделать стандартная библиотека Servo, которая из заданного в градусах угла формирует соответствующий PWM-сигнал. А вот с чтением — проблема: функции для этого нет.

Быстро погуглив проблему, нашёл кучу сообщений на форумах, где на этот вопрос авторитетно отвечали: «Это не возможно! Сервоприводы — это write-only устройства». Меня это привело в замешательство, я интуитивно чувствовал, что достать эти данные как-то просто можно.

Матчасть

После недолгих поисков в сети можно понять как устроена серва. Это обычный мотор постоянного тока, который соединён с выведенным шпинделем через несколько шестерней, формирующих пониженную передачу. Этот же шпиндель с внутренней стороны физически прикреплён к потенциометру (подстроечному резистору). При вращении мотора шпиндель поворачивается, поворачивается и бегунок потенциометра, выходное напряжение потенциометра меняется, мозги сервы его считывают и если напряжение достигло заданного уровня — цель достигнута, мотор отключается от питания.

То есть, у нас есть потенциометр, по сигналу с которого можно определить текущий угол. Осталось только разобрать сервопривод и подключиться в нужном месте. Разбираем:

Сразу скажу, что сервопривод с фотографии я безвозвратно сломал в процессе разборки. Не нужно было вообще выламывать плату с электроникой, достаточно просто снять заднюю крышку, которая держится на 4-х винтах. Но сразу это было не очевидно, и чтобы понять куда на плате припаян потенциометр, пришлось пожертвовать одним приводом.

Вот как припаян потенциометр на сервоприводах от DFRobot:

Нам нужен сигнал с бегунка, который меняется в зависимости от угла поворота от минимального до максимального напряжения. Берём мультиметр, вращаем шпиндель и смотрим: каким углам какой сигнал соответствует. Для моей сервы углу в 0° соответствует напряжение 0.43 В, а максимальному углу поворота в 180° соответствует напряжение 2.56 В.

Аккуратно припаиваем новый сигнальный провод.

Подключаем его к аналоговому входу A5 на Arduino. Закрываем крышку. Пишем программу:

Включаем, пробуем, работает!

Что делать с полученным опытом — вариантов много: можно сделать контроллер вроде того, что используется на кораблях для установки тяги (полный вперёд / полный назад); можно использовать серву с обратной связью как элемент автономного рулевого управления какой-нибудь машины; можно много всего. Да прибудет со всеми нами фантазия!

Arduino.ru

Сервопривод своими руками

Хочу сделать свой сервопривод на atmega8a-au, накидал программу:

Вчера эта тема уже была. Вам было сказано, чтобы Вы впредь вставляли код как положено ( Вставка программного кода в тему/комментарий). И вот опять! Похоже, Вы специально издеваетесь?

Про то, что это работать не будет, Вам было сказано и был задан наводящий вопрос, Вы думаете, что от второго поста что-то изменится?

Накидывают дерьмо на вентиллятор.

Что именно “что-нибудь”?

На одну ошибку Вам указали вчера. Исправьте её и опубликуйте код как положено, будем разговаривать дальше.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Велимир , пожалуйста не плодите идентичные темы, иначе придётся их удалять.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ну вот. Хотел бы услышать ваши мысли (может что доработать, упростить, уточнить), если можно. Прошу не говорить, что сервы проще в Китае купить. Это программа для управления серво импульсом 900-2100. Извиняюсь за этот инцидент.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

И ещё один сопутствующий вопрос – как лучше прошивать atmega8a-au в корпусе tqfp.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Об управлении сервоприводом без использования готовой библиотеки в Интернете достаточно информации имеется.

Ну и так далее, поиск рулит.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Хотел бы услышать ваши мысли

Велимир, в другой теме я Вам уже указывал на ошибку. Вы её планируете исправлять? Или будете мыслей ждать? Или Вы не поняли в чём ошибка? Тогда где Ваши вопросы? Просто ответьте на заданный мною вопрос, а по возможности, исправьте ошибку, тогда мы сможем продолжить разговор.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Да, не понял. Расскажите подробнее

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Об управлении сервоприводом без использования готовой библиотеки в Интернете достаточно информации имеется.

Ну и так далее, поиск рулит.

Я хочу не управлять серво, я хочу сделать её так, чтоб можно было как обычной сервой через библиотеку управлять.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ааааа, теперь задумка понятна. Но не до конца – два мотора почему, для двух направлений поворота ?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Да, не понял. Расскажите подробнее

У нас разговор немого с глухим.

Я с удовольствием расскажу поподробнее, но ответьте же на мой вопрос, который я Вам зала два дня назад! Что по Вашему делает вот такая конструкция (она из Вашего клода)?

Почему Вы не отвечаете? Я просил Вас об ответе уже в нескольких постах и мне порядком поднадоело. Или Вы отвечаете и мы работаем дальше, или Вы сами решаете проблемы.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Извиняюсь. В программе которую я сюда выложил нет delay. Этот элемент закрывает транзисторы управления мотором, если переменная D = 0.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

два мотора почему, для двух направлений поворота ?

Да. Четыре транзистора, по два на сторону поворота. Подается напряжение на одну сторону транзисторов (motor1) едет в одну сторону, на другую (motor2) крутится, соответственно, в другую. И пять (вместо трёх) выходов проводов. Три для МК и два для питания мотора.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

В программе которую я сюда выложил нет delay.

В первом посте был, цитата оттуда, но это неважно, дело тут не в delay

Этот элемент закрывает транзисторы управления мотором, если переменная D = 0.

Что-то подобное я и предплагал – уверен был, что Вы неправильно понимаете, что он делает.

Теперь читайте внимательно: этот кусок кода присваивает 0 переменной D и больше не делает ничего. Т.е. он полностью эквивалентен вот такому коду:

То, что в фигурных скобах, не работает никогда. Почему – читайте раздел http://arduino.ru/Reference внимательно – поймёте.

Испарвляйте ошибку и перевыкладывайте код. Только не забудьте написать что с ним не так – в каком месте он работает неверно.

Самодельный сервопривод

Ну чтож, начнем. И первый пост будет про один из основных робототехнических приводов -сервопривод и про то как его сделать.
Второй же тип привода – пневмомускулу, уже рассмотрели вот тут

Под сервоприводом чаще всего понимают механизм с электромотором, который можно попросить повернуться в заданный угол и удерживать это положение. Однако, это не совсем полное определение.

Если сказать полнее, сервопривод — это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.п.) и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике и устройстве согласно заданному внешнему значению.

Сервопривод получает на вход значение управляющего параметра. Например, угол поворота.

Блок управления сравнивает это значение со значением на своём датчике.

На основе результата сравнения привод производит некоторое действие: например, поворот, ускорение или замедление так, чтобы значение с внутреннего датчика стало как можно ближе к значению внешнего управляющего параметра.

Наиболее распространены сервоприводы, которые удерживают заданный угол, и сервоприводы, поддерживающие заданную скорость вращения.

Сервопривод состоит из следующих компонентов: Мотор-редуктор, силовой драйвер, энкодер, зажим для энкодера, микроконтроллер.

Привод — электромотор с редуктором. Чтобы преобразовать электричество в механический поворот, необходим электромотор. Однако зачастую скорость вращения мотора бывает слишком большой для практического использования. Для понижения скорости используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, можно вращать выходной вал — конечную шестерню сервопривода, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять. Однако, для того чтобы положение контролировалось устройством, необходим датчик обратной связи — энкодер, который будет преобразовывать угол поворота обратно в электрический сигнал. Для этого часто используется потенциометр. При повороте бегунка потенциометра происходит изменение его сопротивления, пропорциональное углу поворота. Таким образом, с его помощью можно установить текущее положение механизма.

Кроме электромотора, редуктора и потенциометра в сервоприводе имеется электронная начинка, которая отвечает за приём внешнего параметра, считывание значений с потенциометра, их сравнение и включение/выключение мотора. Она-то и отвечает за поддержание отрицательной обратной связи.

К сервоприводу тянется три провода. Два из них отвечают за питание мотора, третий доставляет управляющий сигнал, который используется для выставления положения устройства.

В качестве мотор-редуктора в нашем самодельном серве используется обычный мотор от электростеклоподъёмников. Опробованы и российские и китайские модели. Подходят все, имеющие стандартное крепление. Этот редуктор дешевый и дает огромный момент.

или же собранный

Хотя скорее подходят все имеющие возможность всверлиться в выходную ось вращения для установки энкодера.

Силовой драйвер – самая сложная и напряженная часть сервопривода.

Драйвер был трижды полностью переработан. В первой версии сервопривода использовался драйвер на Н-мосте биполярных транзисторов (кт827 и кт825).

Этот драйвер работал, но очень короткий срок (менее минуты). Далее наступал перегрев. Для более слабых моторов пойдет, но для мощных стеклоподъемников нет. Применения теплоотводов было невозможно, т.к. это значительно увеличивало массогабариты. А это один из основных параметров. Масса и размеры сервопривода должны быть минимальны. Во второй версии была попытка использовать Н-мост на силовых полевых транзисторах (irp9140n и irfz44n) .. Драйвер не заработал совсем, несмотря на все усилия. Причина была в слишком низком напряжении на выходе микроконтроллера управления.

Требовалось увеличить напряжения до 12 в, с сохранением возможности ШИМ. В третей версии драйвера были устранены все недостатки предыдущих моделей драйвера. Драйвер в этой модели представляет собой два Н-моста , внутренний мост на полевых транзисторах и внешний мост на биполярных. . Нагрев транзисторов во время испытания был минимален и поэтому теплоотвод был уже не нужен. Внешний мост увеличивал напряжения до необходимого, а внутренний нужен был для силового управления мотором. Схема для удобства была разделена на две части.

Энкодер представляет собой обычный переменный резистор на 5ком.Особых требований к нему нет. Единственное условие кроме сопротивление является то ,чтобы выходной вал бегунка был 6 мм в диаметре. Он всверливается в выходную шестеренку мотора и позволяет определить текущий угол.

Микроконтроллер представляет собой электронную начинку от маломощных китайских микросервоприводов. Если просто — берем самую дешевую серву и выдираем оттуда мелкую плату. Это и есть мозги и контролер нашей сервы.

Аналог данной системы подобного размера у нас создать пока не получилось. Электроника питается от 5в. и выдает ШИМ сигнал того же уровня. ШИМ идет на драйвер. Микроконтроллер относительно надежен, дешев и точен, что позволяет использовать именно такой вариант, а не разрабатывать свой с нуля.Можно сделать и с нуля, но пайка смд деталей это такое дело.

Выходы этого контролера, те что шли на мотор, надо подключить к входам H моста. А выходу моста уже к мотор-редуктору.

Такая конструкция сервопривода показала себя очень хорошо и будет дальше улучшаться и использоваться .

Сервопривод — что это? Как сделать и подключить сервопривод своими руками?

Сервоприводы — это устройства, которые предназначены для управления приборами. Осуществляется этот процесс при помощи обратной связи. На сегодняшний день различают асинхронные и синхронные модификации. По устройству модели могут довольно сильно различаться. Также следует учитывать, что существуют модификации линейного типа. Отличаются они большим параметром ускорения.

По принципу действия сервоприводы бывают электромеханического и электрогидромеханического типов. Встретить вышеуказанные приборы чаще всего можно в промышленной сфере. Там они отвечают за работу различного оборудования. В частности, сервоприводы занимаются управлением станков.

  1. Устройство
  2. Как собрать модель?
  3. Модель для отопления
  4. Устройство с клапаном
  5. Модель для печки
  6. Устройство для регулировки заслонки
  7. Модель с краном
  8. Синхронные модификации
  9. Асинхронные сервоприводы
  10. Сервоприводные модификации линейного движения
  11. Устройства для промышленных роботов
  12. Сервоприводные модели для полиграфических станков
  13. Устройства для швейных машин
  14. Сервоприводные модификации для упаковочных станков

Устройство

Схема сервопривода включает в себя датчик, блок питания, а также плату управления. Дополнительно в моделях можно встретить конвертер. Чаще всего он устанавливается линейного типа. В данном случае многое зависит от привода. Представлен он в сервоприводе, как правило, в виде электромотора с редуктором. Однако на сегодняшний день имеется множество модификаций с пневмоцилиндрами.

Как собрать модель?

Сделать сервопривод своими руками довольно просто. Если рассматривать простую модификацию, то в первую очередь следует подобрать корпус для устройства. В данном случае многое зависит от габаритов привода. Для самодельного устройства целесообразнее использовать маломощный электродвигатель. При этом редукторная коробка должна быть установлена рядом.

Далее, чтобы собрать сервопривод своими руками, нужно подобрать потенциометр аналогового типа. В магазине его найти не составит труда. После этого следует заняться установкой датчика. Как правило, плата управления подбирается серии РР20. Для поворотных регуляторов она подходит хорошо. В конце работы останется только установить конвертер. Все это необходимо для того, чтобы подсоединить устройство к сети.

Модель для отопления

Сервопривод для отопления в наше время является очень востребованным. Отличаются данные устройства высоким параметром предельной частоты. Двигатели чаще всего в моделях используются асинхронного типа. При этом мощность их находится на уровне 2 кВт. Для передачи вращательного момента на вал используются малые шестерни. На сегодняшний день наиболее распространенным принято считать сервопривод для отопления с аналоговыми потенциометрами.

Однако цифровые модели также не являются редкостью. Для повышения пропускной способности устройства применяются специальные контроллеры. При этом управленческие платы устанавливаются самые разнообразные. Для подключения устройства к сети стандартно используются конвертеры. В наше время чаще всего их можно встретить линейного типа. Ремонт сервопривода для отопления может делаться только в сервисном центре.

Устройство с клапаном

Клапан с сервоприводом, как правило, используется в промышленной сфере. Там он способен отвечать за регулировку станков. Отличительной особенностью данных моделей принято считать мощные двигатели. При этом параметр предельной частоты у них достигает 22 Гц. Все это, в конечном счете, дает приборам хорошее ускорение. Непосредственно моторы можно встретить в основном асинхронного типа. Соединение с валом клапан с сервоприводом имеет шестерного типа. Регуляторы в таких устройствах встречаются поворотного и кнопочного вида. В данном случае клапаны могут использоваться только односторонние.

Модель для печки

Сервопривод печки в среднем мощность имеет на уроне 2 кВт. Двигатели чаще всего устанавливаются асинхронного типа с предельной частотой на отметке в 31 Гц. Отличительной особенностью таких устройств принято считать наличие резистивного элемента. В его обязанности входит повышение пропускной способности модели. Редукторы чаще всего устанавливаются низкочастотного типа. Дополнительно следует отметить, что на рынке представлено множество модификаций с потенциометрами.

Управленческие платы, как правило, имеются серии РР20. Для многофункционального контроля печки они подходят идеально. В данной ситуации выходные валы подсоединяются напрямую к коробке редуктора. Все это необходимо для того, чтобы повысить крутящий момент. В качестве рычага производители используют плечо. Устанавливается оно, как правило, не большого размера. Подключается сервопривод печки к сети через специальные контакты на конвертере. В данном случае статор к устройству подсоединять можно. Дополнительно сервопривод отлично способен выполнять функции усилителя.

Устройство для регулировки заслонки

Сервопривод заслонки можно сделать даже самостоятельно. В данной ситуации электромотор имеет смысл подбирать с мощностью не более 2 кВт. В противном случае выходной вал не выдержит больших нагрузок и поломается. При сборке в первую очередь устанавливается коробка редуктора. Пневмоцилиндрические устройства используются довольно редко.

Статоры в сервопривод заслонки монтируются часто электронного типа. Конвертер устанавливается в модель только после плеча. Затем необходимо уделить внимание управленческой плате. Выходной вал в данном случае должен быть закреплен на оси. Для этого подбирают металлическую проволоку не больших размеров. В последнюю очередь останется только подсоединить проводы к конвертеру. Далее их напрямую появится возможность подключить к блоку управления.

Модель с краном

Кран с сервоприводом позволяет регулировать напор воды. Встретить прибор данного типа чаще всего можно в промышленной сфере. В данном случае используются только пневмоцилиндры. В свою очередь электромоторы встречаются довольно редко. Статорные коробки для сервопривода подходят ручного типа. Для регулировки устройства обязана быть предусмотрена специальная плата.

На сегодняшний день многие производители отдают предпочтение модификации РР20. Непосредственно контроллеры устанавливаются поворотного типа. Подключение сервопривода к сети осуществляется при помощи конвертера. На рынке в наше время представлены как нелинейные, так и линейные его типы.

Синхронные модификации

Синхронный сервопривод — что это? На самом деле указанное устройство используется для регулировки станков. При этом в вентиляционных системах они также являются востребованным. Датчики у моделей устанавливаются, как правило, проворного типа. В данном случае мощность двигателя может варьироваться от 1 до 3 кВт. Отдельного внимания в устройствах заслуживает конвертер. Устанавливается он, как правило, на два контакта. Однако имеются и другие модификации.

Статоры используются цифрового типа, и регулировать их можно при помощи котроллера. Еще одной отличительной чертой данных устройств принято считать наличие энкодеров. Данные детали необходимы для обратной связи. Параметр предельной частоты у сервоприводов не превышает 35 Гц. Подключение устройства к сети осуществляется только через клеммы. Дополнительно следует отметить, что резистивные механизмы используются, как правило, низкочастотного типа. Самостоятельно сложить сервопривод довольно сложно. Однако в данном случае многое зависит от типа управленческой платы.

Асинхронные сервоприводы

Асинхронный сервопривод — что это? В действительности указанное устройство предназначено исключительно для оборудования, которое блок питания имеет на 15 В. В этом случае мощность прибора, как правило, не превышает 2 кВт. Нагрузку максимум потенциометр в моделях способен выдерживать на уровне 23 А. Для передачи крутящего момента от мотора используются не большого диаметра выходные валы. При этом рычаг двигается за счет шестерни.

Изменение частоты вращения происходит благодаря котроллеру. Управление сервоприводом осуществляется при помощи специальной платы. В некоторых случаях для изменения положения регулятора используется плечо. Резистивные устройства чаще всего устанавливаются низкочастотные. При этом сервоприводы на пневмоцилиндрах в наше время встречаются довольно редко. Чтобы самостоятельно собрать такую модификацию, потребуется мощный редуктор. Также для него следует подобрать статор ручного типа.

Сервоприводные модификации линейного движения

Линейного движения сервопривод — что это? На самом деле указанное устройство является регулятором с обратной связью. На сегодняшний день модели очень востребованы. Для различных систем отопления они подходят идеально. Конвертеры в них чаще всего используются на три контакта. Статорные коробки устанавливаются различной мощности. Двигатели могут использоваться только синхронного типа.

В противном случае блоки питания не выдерживают предельного напряжения. В качестве приводов в данной ситуации применяются редукторные коробки. Для передачи крутящего момента от двигателя используются шестерни. Да сегодняшний день на рынке представлено множество модификаций с выходным валом. В данном случае регулировать скорость оборотов можно при помощи котроллера. Также следует помнить, что в устройствах имеются специальные платы. Устанавливаются они с маркировкой Р20. Смена режима в данном случае производится за счет контроллера. Роторные модификации сервоприводов в наше время встречаются довольно редко. Используются они чаще всего для управления станками.

Устройства для промышленных роботов

Для промышленных роботов сервопривод — что это? В действительности указанное устройство является многофункциональным котроллером. В данном случае платы используются серии РР30. За счет этого у пользователя открывается возможность регулировать параметр предельной частоты. В среднем он колеблется в районе 25 Гц. Работают устройства данного типа от блоков питания на 15 В.

Управление сервоприводом осуществляется часто при помощи регулятора поворотного типа. Однако цифровые аналоги в наше время не являются редкостью. Роторы применяются в устройствах исключительно низкочастотные. Все это необходимо для быстрого ускорения сервопривода. Потенциометры можно встретить как аналогового, так и цифрового типа. Редукторные коробки по конструкции могут довольно сильно отличаться. Самостоятельно собрать сервопривод указанного типа сложно. В данном случае проблема заключается в поиске нужного контролера.

Сервоприводные модели для полиграфических станков

Для полиграфических станков модели необходимы с синхронными типами моторов. Мощность их обязана достигать 2 кВт. Параметр предельной частоты приветствуется на уровне 30 Гц. На сегодняшний день большинство производителей выпускают сервоприводы с аналоговыми потенциометрами. Также следует отметить, что редукторные коробки, как правило, используются плоские. Все это необходимо для того, чтобы устройство было компактным.

Отдельного внимания в сервоприводах данного типа заслуживают роторы. Показатель проводимости у них обязан минимум составлять 3 мк. Все это необходимо для хорошего ускорения. Выходные валы в данном случае используются небольшого диаметра. Конвертеры чаще всего можно встретить на три контакта. Для блоков питания на 20 В они подходят идеально. Статорные коробки устанавливаются различной формы и по конструкции могут сильно различаться. В этой ситуации многое зависит от энкодера, который установлен в сервоприводе.

Устройства для швейных машин

Сервоприводы данного типа отличаются от прочих устройств своей компактностью. Двигатели у таких моделей чаще всего можно встретить асинхронного типа. От сети с напряжением 220 В они работают без каких-либо проблем. Регулятор в данном случае используется поворотного типа. Максимум параметр предельной мощности достигает 1.2 кВт. Пороговая частота в этой ситуации едва доходит до отметки 20 Гц. Потенциометры используются только аналогового типа.

Редукторные коробки для этой модификации подходят маломощные. Сервоприводы на две шестерни попадаются довольно часто. Однако в основном устанавливаются роторы для передачи крутящего момента от мотора. Выходные валы обладают малой частотой вращения. При этом нагрузка на плечо оказывается небольшая. Контроллеры в данном случае используются одноканальные. При этом менять параметр мощности у пользователя нет возможности. Датчик обратной связи в сервоприводах данного типа располагается возле статора.

Сервоприводные модификации для упаковочных станков

Модель данного типа чаще всего работает от движения пневмоцилиндров. При этом блоки питания часто используются на 12 В. В данном случае системы защиты устанавливаются довольно часто. Конвертеры можно встретить на два и три контакта. Статорные коробки устанавливаются различной конфигурации. В некоторых случаях датчики обратной связи в сервоприводах заменяются энкодерами. Роторные коробки на предельное напряжение должны быть рассчитаны в районе 12 В. Резистивные механизмы в устройствах встречаются довольно редко.

Самостоятельно собрать сервопривод данного типа можно. С этой целью лучше всего подобрать аналоговый потенциометр. При этом конвертер лучше использовать на два контакта. Вместо энкодера многие специалисты рекомендуют применять датчики обратной связи. Однако для их успешной эксплуатации необходимо проверить устройство на чувствительность. Регулятор проще всего использовать поворотного типа из пластика. Модуляторы применяются только одноканальные.

roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

  • Список форумовМастерскаяГотовые модули
  • Изменить размер шрифта
  • Версия для печати
  • Магазин
  • Правила
  • Wiki
  • FAQ
  • Регистрация
  • Вход

Самодельный сервопривод

Самодельный сервопривод

Outcaster » 19 ноя 2004, 00:15

Как говорилось в теме “Сервы”, сервопривод одна из наиболее важных деталей в роботостроительстве. Рынки предлагают широкий выбор сервоприводов для моделей, однако:
– Далеко не везде (особенно в “глубинках”) эти самые рынки есть.
– Очень часто предлагаемые сервоприводы неудобны для использования или обладают недостаточными характеристиками.
– Несмотря на казалось-бы небольшую цену (12-23$ за штуку), цена шасси, построеных на покупных сервоприводах весьма существенна – 3 на ногу, множим на 6 ног, множим на 12-23$, получаем, хо-хо, 216-414$! Далеко не всякий интузиаст (а как правило, именно у интузиастов, напр. у меня , таких денег то и нет ) позволит себе такую “розкошь”. По этому, тоже оценив ситуацию, но “со своей колокольни” , принял решение строить сервоприводы самостоятельно. И вот что у меня вырисовалось:

БОльшая часть сервопривода изготавливаеться самостоятельно:
Опорный блок (1) вырезаеться из фторопласта (в принципе, можно вырезать из чего угодно достаточно прочного – полиуретан, гетинакс, ПВХ, бронза, железо)
Ползунок (2) лучше сделать именно из фторопласта (подойдёт и бронза, но тогда работа “насухо” не получиться).
Моторная рама (3) – железо
Опорная пластина (4) – бронза.
Ходовой винт (5) – стальной стержень, перед нарезкой резьбы нужно отжечь, потов снова закалить (напр. на газовой плите). Посадочный диаметр по малый подшибник и резьба нарезаеться на токарно-винторезном станке (резьбу можно нарезать и плашкой – весьма неплохо получаеться)
Направляющие (6) , (4 штуки) – стальные стержни (я брал спицы от горного велосипеда (только гладкие, никелированные, бывают с насечкой), с одной стороны на них уже была нарезана резьба, а с другой просто отрезал загибал и пропаивал).
Зубчатая пара – самый большой “дефицит”, берёться от трасовых моделей, ведомая шестерня (7) – углепластиковая, ведущяя (8 ) – бронзовая, передаточное число приблизительно 1:4
Подшипники (9, 10), гайки (11) покупаються – дешёвые, не дефицит даже у нас .
Электродвигатель (12) – 3-х вольтовый, от детских игрушек, их ещё называют “Джонсоны”, но тут по потребностям/необходимостям.

Outcaster » 19 ноя 2004, 00:51

setar » 19 ноя 2004, 12:30

Вышеописанная конструкция является приводом но не сервом, отличительной особенностью которого является наличие обратной связи от рабочей части.
При превышении нагрузки свыше возможности прокручивания двигателя мы напрочь теряем текущее положение ползунка.

Есть следующие возможности по устранению этой неприятной особенности:

  • частичное но простое решение – установка концевых контактных датчиков, указывающих начало и конец хода ползунка.
  • другое решение состоит в съёме информации о ползунке с вала привода (с него он точно не соскальзнёт). Датчиком может являться цифровой вращающийся энкодер, прерыватель типа колёсика мыши, датчик хола, ну или на худой конец контактный прерыватель обозначающий один оборот вала.
  • последний способ – это съем положения исполнительного ползунка непосредственно, посредством ползункового потенциометра

В любом случае исполнительная часть дополняется контрольной частью, задачей которой является отработка положения, заданного сигналом управления.

P.S. конструкция весьма интересна, но сложно воспроизводимая без специального оборудования. У меня самого есть токарный универсальный станок, но для многих это лишь мечты.
Очень хочется ориентировать всех энтузиастов занимающихся разработкой конструкций пытаться сделать изделие из стандартных узлов . ну хотя бы стремиться к этому.

setar » 19 ноя 2004, 12:31

aliens » 19 ноя 2004, 13:03

Собственно а что такое серво двигатель?
Механика
Это обычный двигатель с редуктором на шестеренках.
Электроника
Переменный резистор, контроллер (который посредством ацп узнает положение движка, и управляет им(мотором))
Такой контроллер в принцыпе легко собрать.
Да и переменник легко приделать

все что пришло в голову по поводу серва.

setar » 19 ноя 2004, 13:10

aliens » 19 ноя 2004, 14:04

А какие проблемы в реализации.

Пластик или жесть для корпуса есть у многих, шестеренки можно найти., переменник тоже снять со старых магнитофонов, да и контроллер купить.
Скажите если не прав.

Пока писал то сообщение загорелся сделать, может на выходных сбацаю.

P.S В редукторе если поставить 2 ограничителя, то будет настоящий серво . Хотя если крепко прикрепит к переменнику, то он и будет ограничителями

-= Александр =- » 19 ноя 2004, 14:04

aliens » 19 ноя 2004, 14:09

Outcaster » 19 ноя 2004, 15:21

Outcaster » 19 ноя 2004, 15:56

С определением серва полностью согласен. Действительно, нигде на рисунках система слежения условно не показана.

Для даной конструкции есть два варианта решения:
1) Ведомая шестерня (7) неспроста имеет отверстия – они служат оптюратором. В качестве оптопары используется инфракрасная спарка от мыши (спареный фототранзистор и инфракрасный осветитель). По ним отслеживаеться не только вращение шестерни, но и направление вращения, что немаловажно. С двух сторон устанавливаються концевики, по которым отслеживаеться начало и конец хода (при установке контроллера по ним он автокалибруеться).
Такая схема стоит у меня на двухкоординатном станке (работает превосходно уже почти полгода ).
2) Если предполагаеться при помощи даного привода сгибать сустав, то рациональнее устанавливать следящюю систему непосредственно в сустав (по большому счёту, никого не интересует положение ползунка привода – интересен угол изгиба сустава ). В идеале отслеживать угол изгиба с помощью EAW (мне, например, такое не светит, по этому буду использовать обычный потенциометр – даже плюсы появляються: три провода вместо десяти ). Мне кажеться, стоит установить концевики для отслеживания крайних положений ползунка (для автокалибровки расхода угла сгибания сустава ).

Outcaster » 19 ноя 2004, 16:10

Outcaster » 19 ноя 2004, 16:40

aliens » 20 ноя 2004, 23:02

Собрался сделать серво из доступных деталей:
1. Моторчик от СД-Рома (кругленький, не очень большой)
2. Шестеренка на моторчик (как на китайских машинках)
3. Шестеренка раза в 3 больше, чем на моторчик
4. Шестеренка еще больше (выходная)

Все это чудо должно (по размер и по виду) войти в коробку от
механизма настенных часов (в которой механизм и батарейка).

Также к последней (выходной) шестеренке хочу прикрепить
переменнй резистор круговой (который с ограничителями)

P.S. В каком редакторе можно нарисовать шестерню?
Чтобы она уже в стандартных обЪектах была, а то рисовать не умею.

aliens » 21 ноя 2004, 16:06

Вот тут подумал, ведь из этой конструкции можно сделать полноценный серво.
Приделать управление двигателем и контроллер с АЦП
К контроллеру обращаться допустим через USART.

Читайте также:
Как сделать минимойку своими руками
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: