Cos'è un servomotore?

Cos'è un servomotore?

Un servomotore è un tipo di motore che può ruotare con grande precisione. Normalmente questo tipo di motore è costituito da un circuito di controllo che fornisce un feedback sulla posizione corrente dell'albero motore, questo feedback consente ai servomotori di ruotare con grande precisione. Se si desidera ruotare un oggetto di alcuni angoli o distanze specifiche, si utilizza un servomotore. È costituito solo da un semplice motore che scorre attraverso un servomeccanismo. Se il motore è alimentato da un alimentatore CC, si chiama servomotore CC, e se è alimentato da CA, allora si chiama servomotore CA. Per questo tutorial, discuteremo solo del funzionamento del servomotore DC. Oltre a queste classificazioni principali, ci sono molti altri tipi di servomotori basati sul tipo di disposizione degli ingranaggi e sulle caratteristiche operative. Un servomotore di solito viene fornito con una disposizione degli ingranaggi che ci consente di ottenere un servomotore a coppia molto elevata in pacchetti piccoli e leggeri. A causa di queste caratteristiche, vengono utilizzati in molte applicazioni come auto giocattolo, elicotteri e aerei RC, robotica, ecc.

I servomotori sono valutati in kg / cm (chilogrammo per centimetro) la maggior parte dei servomotori per hobby sono valutati a 3 kg / cm o 6 kg / cm o 12 kg / cm. Questo kg / cm ti dice quanto peso può sollevare il tuo servomotore a una determinata distanza. Ad esempio: un servomotore da 6 kg / cm dovrebbe essere in grado di sollevare 6 kg se il carico è sospeso a 1 cm dall'albero del motore, maggiore è la distanza minore è la capacità di carico del peso. La posizione di un servomotore è decisa da un impulso elettrico e il suo circuito è posizionato accanto al motore.

Meccanismo di funzionamento del servomotore

Consiste di tre parti:

1. Dispositivo controllato
2. Sensore di uscita
3. Sistema di feedback

È un sistema a circuito chiuso in cui utilizza un sistema di feedback positivo per controllare il movimento e la posizione finale dell'albero. Qui il dispositivo è controllato da un segnale di feedback generato confrontando il segnale di uscita e il segnale di ingresso di riferimento.

Qui il segnale di ingresso di riferimento viene confrontato con il segnale di uscita di riferimento e il terzo segnale viene prodotto dal sistema di feedback. E questo terzo segnale funge da segnale di ingresso per il controllo del dispositivo. Questo segnale è presente finché viene generato il segnale di feedback o c'è una differenza tra il segnale di ingresso di riferimento e il segnale di uscita di riferimento. Quindi il compito principale del servomeccanismo è mantenere l'uscita di un sistema al valore desiderato in presenza di rumori.

Principio di funzionamento del servomotore

Un servo è costituito da un motore (CC o CA), un potenziometro, un gruppo ingranaggi e un circuito di controllo. Prima di tutto, utilizziamo il gruppo ingranaggi per ridurre il numero di giri e aumentare la coppia del motore. Diciamo che nella posizione iniziale dell'albero del servomotore, la posizione della manopola del potenziometro è tale che non vi sia alcun segnale elettrico generato sulla porta di uscita del potenziometro. Ora viene fornito un segnale elettrico a un altro terminale di ingresso dell'amplificatore del rilevatore di errori. Ora la differenza tra questi due segnali, uno proviene dal potenziometro e un altro da altre sorgenti, verrà elaborata in un meccanismo di feedback e l'uscita sarà fornita in termini di segnale di errore. Questo segnale di errore funge da ingresso per il motore e il motore inizia a ruotare.Ora l'albero del motore è collegato al potenziometro e mentre il motore ruota, il potenziometro genererà un segnale. Quindi, quando la posizione angolare del potenziometro cambia, il suo segnale di feedback in uscita cambia. Dopo qualche tempo la posizione del potenziometro raggiunge una posizione in cui l'uscita del potenziometro è uguale al segnale esterno fornito. In questa condizione, non ci sarà alcun segnale in uscita dall'amplificatore all'ingresso del motore in quanto non vi è differenza tra il segnale applicato esterno e il segnale generato al potenziometro, e in questa situazione il motore smette di ruotare.non ci sarà alcun segnale di uscita dall'amplificatore all'ingresso del motore in quanto non c'è differenza tra il segnale applicato esterno e il segnale generato al potenziometro, e in questa situazione il motore smette di ruotare.non ci sarà alcun segnale di uscita dall'amplificatore all'ingresso del motore in quanto non c'è differenza tra il segnale applicato esterno e il segnale generato al potenziometro, e in questa situazione il motore smette di ruotare.

Interfacciamento di servomotori con microcontrollori:

L'interfacciamento di servomotori per hobby come il servomotore S90 con MCU è molto semplice. I servo hanno tre fili che escono da loro. Di cui due verranno utilizzati per l'alimentazione (positivo e negativo) e uno verrà utilizzato per il segnale che deve essere inviato dall'MCU. Un servomotore Metal Gear MG995 che è più comunemente usato per robot umanoidi di auto RC ecc. L'immagine di MG995 è mostrata di seguito:

La codifica a colori del tuo servomotore potrebbe differire, quindi controlla la rispettiva scheda tecnica.

Tutti i servomotori funzionano direttamente con le vostre guide di alimentazione + 5V, ma dobbiamo stare attenti alla quantità di corrente che il motore consumerebbe se si prevede di utilizzare più di due servomotori, è necessario progettare un servo scudo adeguato.

Controllo del servomotore:

Tutti i motori hanno tre fili che escono da loro. Di cui due verranno utilizzati per l'alimentazione (positivo e negativo) e uno verrà utilizzato per il segnale che deve essere inviato dall'MCU.

Il servomotore è controllato da PWM (Pulse with Modulation) fornito dai cavi di controllo. C'è un impulso minimo, un impulso massimo e una frequenza di ripetizione. Il servomotore può ruotare di 90 gradi da entrambe le direzioni dalla sua posizione neutra. Il servomotore si aspetta di vedere un impulso ogni 20 millisecondi (ms) e la lunghezza dell'impulso determinerà di quanto gira il motore. Ad esempio, un impulso di 1,5 ms farà ruotare il motore nella posizione di 90 °, ad esempio se l'impulso è inferiore a 1,5 ms l'albero si sposta a 0 ° e se è più lungo di 1,5 ms ruoterà il servo a 180 °.

Il servomotore funziona secondo il principio PWM (Pulse width modulation), il che significa che il suo angolo di rotazione è controllato dalla durata dell'impulso applicato al suo PIN di controllo. Fondamentalmente il servomotore è costituito da un motore CC controllato da un resistore variabile (potenziometro) e da alcuni ingranaggi. La forza ad alta velocità del motore CC viene convertita in coppia da Gears. Sappiamo che LAVORO = FORZA X DISTANZA, nel motore DC la Forza è minore e la distanza (velocità) è alta e in Servo, la forza è Alta e la distanza è minore. Il potenziometro è collegato all'albero di uscita del servo, per calcolare l'angolo e fermare il motore DC sull'angolo richiesto.

Il servomotore può essere ruotato da 0 a 180 gradi, ma può arrivare fino a 210 gradi, a seconda della produzione. Questo grado di rotazione può essere controllato applicando l' Impulso Elettrico di larghezza adeguata, al suo perno di controllo. Il servo controlla l'impulso ogni 20 millisecondi. L'impulso di 1 ms (1 millisecondo) può ruotare il servo a 0 gradi, 1.5 ms può ruotare a 90 gradi (posizione neutra) e l'impulso di 2 ms può ruotarlo a 180 gradi.

Tutti i servomotori funzionano direttamente con i tuoi binari di alimentazione + 5V, ma dobbiamo stare attenti alla quantità di corrente che il motore consumerebbe se si prevede di utilizzare più di due servomotori, è necessario progettare un servo scudo adeguato.

Per saperne di più sul principio di funzionamento del servomotore e sugli usi pratici, controllare le seguenti applicazioni in cui il controllo del servomotore è spiegato con gli esempi:

• Circuito del tester del servomotore
• Interfacciamento servomotore con microcontrollore 8051
• Controllo del servomotore tramite Arduino
• Controllo servo con Arduino Due
• Servocomando con sensore di flessione
• Tutorial sul servomotore Raspberry Pi