Як побудований сервопривід. Принцип роботи
Третій компонент апаратури керування — сервомашинка. У даній статті ми постараємося пояснити вам, що це за компонент, яке його призначення, пристрій і принцип роботи сервоприводу.
Визначення сервоприводу
Рульовий сервопривід — пристрій з електродвигуном, яке дозволяє добитися точного керування форматом руху радіокерованої моделі шляхом негативного зворотного зв'язку. Будь-який сервопривід має датчик і блок керування, який підтримує певні значення на датчику відповідно до зовнішнього параметра.
Опишемо більш простою мовою, як працює сервопривід:
- Сервопривод отримує імпульсний сигнал — керуюче значення, яке визначає кут повороту качалки серви,
- Блок керування починає порівняння параметра, що надійшов, зі значенням на своєму датчику,
- У залежності від результату порівняння БК повертає сигнал, який зумовлює, яку дію необхідно виконати: повернути, прискоритися або сповільнитися, щоб порівнювані показники стали однаковими.
Будова сервоприводу
Більшість сучасних рульових машинок побудовані за одним принципом і складаються з таких складових частин: вихідний вал, шестерні редуктора, двигун постійного струму, потенціометр, друкована плата і керуюча електроніка.
Редуктор разом з мотором утворюють привід. Щоб трансформувати напругу, що надходить, в механічний поворот, потрібен електродвигун. Редуктор — конструкція з шестерень — перетворює крутний момент і служить для зниження швидкості обертання двигуна, так як часто вона настільки велика, що зовсім не годиться для практичного застосування.
Разом з включенням і вимиканням електродвигуна обертається і вихідний вал, до якого закріплюється качалка — її, в свою чергу, кріплять до керма моделі. Саме качалка буде задавати рух нашої моделі, а для цього в пристрої сервоприводу передбачений потенціометр — датчик, здатний перетворити кут повороту назад в електросигнал.
Однак, одним з головних елементів є плата керування, яка являє собою електронну схему. Саме вона отримує електричний імпульс, аналізує отриманий сигнал з даними потенціометра і вмикає/вимикає електродвигун.
До речі, в якості мотора в сервоприводі можуть використовуватися колекторні, колекторні Coreless і безколекторні двигуни.
Управління сервоприводом. Принцип роботи
Сервопривід отримує імпульсні сигнали, які проходять за спеціальним дротом від приймача. Частота таких сигналів становить 20мс, а їх тривалість може варіюватися в межах 0,8-2,2мс. Щоб у вас з'явилося чітке уявлення, як все-таки сигнал трансформується в переміщення качалки, потрібно проаналізувати стандартну схему серви.
ГОП — генератор ОПОН імпульсу (до нього приєднаний потенціометр), К — компататор, ПВЗ — пристрій вибірки-зберігання, М — електричний мотор, який охоплюється діагоналлю силового моста.
Тепер розберемо більш детально, як працює сервопривід. Отже, імпульсний сигнал надходить від ресивера на компататор і в той же час активує ГОП. Тривалість опорного імпульсу зв'язана з положенням потенціометра, який з'єднаний з вихідним валом фізично. Коли качалка знаходиться в середній позиції, довжина сигналу становить 1,5мс, якщо ж положення крайнє — 0,8 або 2,2 мс. Керуючий сигнал і опорний імпульс аналізуються компататором, який розраховує їх різницеву величину (розрахунок ведеться по тривалості імпульсів). Саме довжина різницевого імпульсу і визначає наскільки «очікуваний» і «фактичний» стан керма збігається. Отриманий показник зберігається в якості потенціалу в ПВЗ. Складно?
Принцип роботи сервоприводу в різних умовах
Позиція качалки серви відповідає стану стіку пульта керування.
Тривалість опорного і керуючого імпульсів однакова. На всіх виходах компататорів виставлено значення «0».
Двигун знеструмлений і качалка утримує початкову позицію.
Пілот змінює положення стіку, тим самим збільшуючи керуючий імпульс.
На одному виході компататора виведеться різницевий імпульс, який буде збережений в пам'яті ПВЗ. У цей момент на двигун буде подано напругу, стане обертатися, а разом з ним і редуктор почне рух, повертаючи гойдалку і потенціометр таким чином, щоб тривалість опорного імпульсу збільшувалася. Такі умови триватимуть доти, поки довжини обох імпульсів не досягнуть однакових значень. Потім двигун припинить своє обертання.
Пілот відводить стік пульта в протилежну сторону, зменшуючи при цьому довжину керуючого імпульсу.
Управління сервоприводом на цьому етапі схоже з процесом, описаному вище. На нижньому виході компататора утворюється різницевий імпульс, який запам'ятовується ПВЗ, і подає напругу на двигун. Мотор починає обертатися, але вже в інший бік, і продовжує роботу до того моменту, як довжини імпульсів знову не приймуть однакові значення.
Пілот не взаємодіє з пультом керування.
Руль моделі починає повертати качалку сервоприводу, так як враховує навантаження під час ходу. Тепер змінюється тривалість опорного імпульсу, за рахунок чого різницевий імпульс за допомогою компататора і ПВЗ впливає на двигун і здійснюється подача моменту на редуктор, що перешкоджає повороту качалки. Тобто качалка утримується в одному положенні.
Ми розібрали роботу сервоприводу в спрощеному варіанті. Насправді існує безліч нюансів по налаштуванню і використанню девайса, знаючи які можна уникнути поломок і неприємних ситуацій.
Тепер, розуміючи, як побудований сервопривід, принцип його роботи, можна вирушати і вибирати девайс для своєї моделі. Для цього вам потрібно перейти в правильний розділ сайту «Planeta Hobby». Якщо ж ви не знаєте, як правильно підібрати серв для свого літака або авто, звертайтеся за порадою нашого консультанта або читайте цю корисну статтю.
