Классификация сервоприводов: все что о них нужно знать?
Радиоуправляемая модель сложная техника состоящая из ряда сложных и простых механизмов. К таким механизмам можно отнести и сервоприводы. Они выполняют важную роль для контроля управления и изменения траектории движения как отдельных частей модели, так и всего устройства.
Существует несколько названий подобных механизмов, кроме сервопривода:
- сервомашинка;
- серво (очень редко используется);
- рулевая машинка;
- сервомотор.
Примеры использования
В радиоуправляемом автомобиле серво отвечает за поворот колес, размещается обычно на передней части шасси, в ДВС моделях служит для регулировки подачи топливовоздушной смеси в карбюратор двигателя.
Сервомашинка не менее важная деталь для авиамоделей, в частности в самолетах она отвечает за управление элеронами, руля поворота и высоты. Таким образом можно контролировать высоту и направление полета авиамодели. Некоторые модели оснащают сервоприводами для подъема и выпуска шасси.
В вертолетах на радиоуправлении сервомашинки отвечают за угол поворота лопастей хвоста или автомат перекоса.
Судомодели тоже оснащаются рулевыми машинками, с помощью которых осуществляется поворот модели.
Даже такие простые по конструкции модели, как радиоуправляемые танки имеют сервомотор для управления поворотом или наклоном башни с пушкой.
Робототехника практически вся построена на сервомашинках, там за движением большинства элементов стоит именно сервопривод.
Мы разобрались для чего применяют рулевые машинки, теперь можно перейти непосредственно к их устройству, видам и классификации.
Устройство сервоприводов
Внешне сервопривод представляет собой небольшой пластиковый корпус прямоугольной формы с креплениями и выходным валом, на котором устанавливается качалка или диск. Внутри корпуса спрятан небольшой мотор, плата управления и редуктор для преобразования движения.
При поступлении сигнала с пульта управления вал поворачивает качалку или диск на заданный угол и удерживает его в таком положении до смены сигнала. Обычно угол поворота варьируется в пределах 60-ти градусов, но может быть больше или меньше, в зависимости от назначения.
Диск крепится на валу посредством центрального отверстия, а качалка может монтироваться как центральной частью, так и одним из концов.
Следовательно, основная функция сервомашинки - быстро и точно преобразовать вращательное движение в поступательное, переместить на заданное значение орган управления и удержать его в таком положении.
Более детально о принципе работы можете узнать из этой статьи.
Классификация сервоприводов
По виду сервоприводы можно разделить, исходя из области их применения:
- для автомоделей
- для авиамоделей
- для вертолетов
- для самолетов
- для крыльев
- для выпуска шасси
- для паруса яхт
- для роботов
- специальные
Существенное отличие заключается в размерах, углах поворота,типе поворотного механизма, скорости реакции, усилия, которое выдает сервопривод и типе двигателя.
Кроме назначения, сервоприводы классифицируют по размеру. Предусмотрено три типоразмера:
Благодаря небольшому габаритному размеру и весу микросервоприводы используются в основном в небольших и легких авиамоделях и вертолетах, минисерво подойдут как для небольших самолетов и вертолетов, так и для автомоделей масштаба 1/20, 1/18. Сервоприводы стандартного размера подходят для автомоделей 1/12, 1/10 и 1/8 масштабов, больших катеров, самолетов и вертолетов. Большими сервомашинками оснащаются большие автомодели 1/5 масштаба и самолеты, с размахом крыла от 2 метров.Принцип работы и внешний вид для сервомашинок всех типоразмеров одинаков, различия не существенны.
Но существенное отличие заключается в способе управления - различают аналоговые и цифровые сервомашинки. У тех и других есть как преимущества друг перед другом, так и ряд недостатков.
Аналоговые отличаются простой конструкцией и сравнительно небольшой стоимостью. К основному недостатку можно отнести скорость реакции на команду - они медлительны и недостаточно точны.
Именно недостаток аналоговых серво выступает основным преимуществом цифровых. Эти точно и быстро реагируют на команды, при этом скорость плавно набирается и отлично удерживается заданный параметр.
Цифровые серво дороже и более энергозатратны. Их использование увеличивает нагрузку на всю бортовую электронику.
Следующая классификация по типу двигателя. Здесь все достаточно просто, существует три вида моторов, используемых для серво:
- стандартные;
- бесщеточные;
- моторы без сердечника.
Более детально эти три типа описаны в статье с советами по выбору сервопривода. Здесь же кратко пройдемся по основным моментам.
Наиболее популярны двигатели без сердечника, их основное преимущество заключается в высокой эффективности при небольших габаритах. Сюда же можно отнести быстродействие и работу без вибраций.
Бесколлекторные, они же бесщеточные двигатели, способны развивать большое усилие при меньшем энергопотреблении. Они более надежны и долговечны.
Еще одним немаловажным элементом самого сервопривода выступает редуктор. Это преобразующее устройство, состоящее из шестерен и валов. Материал шестерен зачастую влияет на долговечность сервомашинки. Различают металлические и пластиковые редукторы.
Кроме них можно еще встретить смешанные варианты, где используют частично металлические и пластиковые шестерни вместе. Кроме этого, бывают более дорогостоящие варианты с шестернями из сверхпрочных сплавов - карбона или титана.
Серво с пластиковыми редукторами очень легкие, но при этом хрупкие. При крушении модели быстро выходят из строя. Но износостойкость шестерен при этом достаточно высока.
Металлические редукторы в плане крашестойкости гораздо выносливее и при падениях или столкновениях модели выдерживают большие нагрузки, но металлические шастерни могут изнашиваться быстрее пластиковых и их ремонт при необходимости обойдется вам гораздо дороже. Сервоприводы с металлическим редуктором более тяжелые при тех же габаритных размерах, что и у пластиковых сервомашинок.
Более дорогостоящие механизмы оснащаются шестернями из сплавов металлов, к таким можно отнести карбоновые. Они прочнее пластиковых, и легче металлических, которым все же уступают по прочности и надежности.
Еще один малораспространенный тип материала для шестерен это нейлон. Высокотехнологичные нейлоновые шестерни бесшумны и прочны, обеспечивают высокую контактную плотность зубьев, практически не изнашиваются, химически устойчивы, способны амортизировать удары, снижая аварийность.
Область применения существенно влияет на тип редуктора сервопривода. Например, для авиамоделей важен каждый грамм лишнего веса, поэтому для них чаще всего выбирают пластиковые серво, как и для недорогих небольших автомоделей. Большим машинам не важен вес комплектующих, здесь важнее надежность и прочность - поэтому для них лучше подойдут сервомоторы с редуктором из металла.
Напряжение рулевой машинки играет важную роль при выборе устройства. Обычное рабочее напряжение питания составляет диапазон от 4,8 до 6В. Повышенное может достигать пределов 8В, это так называемые хайвольтажные серво (High Voltage, HV). Последние используются в моделях, где важны мощность и скорость, их область применения - системы, работающие с питанием от бортовой батареи напрямую, без использования BEC.
Ранее говорилось о том, что серво имеет выходной вал, на который устанавливается качалка. Вал может устанавливаться в корпус сервопривода с подшипниками или с втулкой. От этого зависят потери на трение, подшипники значительно их уменьшают, при этом исключается люфт между корпусом и валом, а это делает серво более точными. Поэтому лучше отдать предпочтение механизмам с подшипниками, хоть они и стоят дороже.
Сервоприводы сложно классифицировать по скорости реакции и усилию. Но эти два параметра максимально важны для пользователя при выборе устройства. Поэтому стоит отметить, что скорость характеризуется временем, затраченным на поворот качалки на угол в 60 градусов. Например, при напряжении 6,0 В качалка сермашинки Servo Corona DS560WP поворачивается на 60° за 0,18 сек, то же устройство при подаче питания в 7,4В преодолевает этот угол за 0,16 сек.
Что касается усилия, то здесь все просто - это показатель, указывающий сколько килограмм способен удержать рычаг длиной 1 см. К примеру, усилие того же Servo Corona DS560WP составляет 16 кг/см, это значит что рычаг качалки длиной 1 см выдерживает вес в 16 кг. Если длина рычага увеличится до 2 см, соответственно максимальный вес уменьшится до 8 кг.
В данной статье кратко описаны все классификации сервоприводов. Все эти устройства можете найти в нашем интернет-магазине “Planeta Hobby” в разделе Сервоприводы, для удобства поиска воспользуйтесь фильтрами.
