I servomotori sono fondamentalmente attuatori rotanti che consentono un controllo preciso della posizione angolare, dell'accelerazione e della velocità in varie applicazioni del sistema embedded. Avendo comunemente un limite di rotazione da 90 o a 180 o, i servomotori sono motori a corrente continua dotati di servomeccanismo per rilevare e controllare la posizione angolare. Vengono utilizzati laddove è necessario un movimento o una posizione precisa dell'albero. Questi non sono proposti per applicazioni ad alta velocità ma proposti per applicazioni a bassa velocità, coppia media e posizione precisa. Questi motori sono utilizzati principalmente in macchine a braccio robotico, controlli di volo e sistemi di controllo. Un servomotore è mostrato nell'immagine sottostante.
I servomotori sono disponibili in diverse forme e dimensioni. Come mostrato in figura, un servomotore ha tre fili: il filo ROSSO è collegato all'alimentazione, il filo nero è collegato a terra e il filo GIALLO è collegato al segnale.
Un servomotore è una combinazione di motore CC, sistema di controllo della posizione e ingranaggi. La posizione dell'albero del motore DC è regolata dall'elettronica di controllo nel servo, in base al rapporto di lavoro del segnale PWM sul pin SIGNAL. In parole semplici, l'elettronica di controllo regola la posizione dell'albero controllando il motore CC. Questi dati relativi alla posizione dell'albero vengono inviati tramite il pin SIGNAL. I dati di posizione al controllo devono essere inviati sotto forma di segnale PWM attraverso il pin di segnale del servomotore.
La frequenza del segnale PWM (Pulse Width Modulated) può variare in base al tipo di servomotore. La cosa importante qui è il DUTY RATIO del segnale PWM. In base a questo DUTY RATIO l'elettronica di controllo regola l'albero.
Come mostrato nella figura seguente, per spostare l'albero a 9o, il RAPPORTO DI ACCENSIONE deve essere 1 / 18.ie. 1 ms di tempo ON e 17 ms di tempo OFF in un segnale di 18 ms.
Affinché l'albero possa essere spostato a 12o, il tempo di attivazione del segnale deve essere di 1,5 ms e il tempo di disattivazione deve essere di 16,5 ms. Questo rapporto viene decodificato dal sistema di controllo in servo e regola la posizione in base ad esso.
Componenti del circuito
- Alimentazione da + 9v a + 12v
- Servomotore (che doveva essere testato)
- 555 Timer IC
- Resistori da 33KΩ, 10KΩ (2pezzi), 68KΩ e 220Ω
- Transistor 2N2222
- Condensatore 100nF
- Due bottoni
Schema del circuito del servo tester e spiegazione del funzionamento
Un circuito di test servo è mostrato nel diagramma schematico sopra. Ora, come abbiamo discusso in precedenza, l'albero del servo si sposta completamente a sinistra. Dobbiamo dare un rapporto di rotazione di 1/18 e affinché l'albero ruoti completamente a sinistra dobbiamo dare PWM con un rapporto di servizio di 2/18. Ora per un vibratore astabile 555 mostrato nella figura sotto, i tempi di accensione e spegnimento dell'onda quadra in uscita sono indicati come,
Il tempo logico di alto livello è dato come, TH = 0,693 * (RA + RB) * C
Il tempo logico di basso livello è dato come, TL = 0,693 * RB * C
Se osservi lo schema del circuito nella figura sopra, sarà chiaro che cambieremo per cambiare RB per ottenere un TL e TH diversi. Quindi, quando viene premuto il pulsante1, otterremo un rapporto di lavoro inferiore a 1/18, quindi quando lo abbiamo alimentato al servo, si sposta completamente a sinistra. Questo è mostrato nella figura sotto.
Quando viene premuto il pulsante due, il rapporto di lavoro sarà 2/18 e quindi l'albero del servo cerca di spostarsi completamente a destra. Ecco come testiamo un servomotore.