Класифікація сервоприводів: все, що про них потрібно знати?
Радіокерована модель сучасна техніка, що складається з ряду складних і простих механізмів. До таких механізмів можна віднести сервоприводи. Вони виконують важливу роль для контролю керування та зміни траєкторії руху як окремих частин моделі, так і всього пристрою.
Існує кілька назв таких механізмів, крім сервоприводу:
- сервомашина;
- серво (дуже рідко використовується);
- кермова машинка;
- сервомотор.
Приклади використання
У радіокерованому автомобілі серво відповідає за поворот коліс, розміщується зазвичай на передній частині шасі, в ДВС моделях служить для регулювання подачі паливоповітряної суміші в карбюратор двигуна.
Сервомашина не менш важлива деталь для авіамоделей, зокрема в літаках вона відповідає за керування елеронами, керма повороту та висоти. Таким чином можна контролювати висоту та напрямок польоту авіамоделі. Деякі моделі оснащують сервоприводами для підйому та випуску шасі.
У гелікоптерах на радіокеруванні сервомашинки відповідають за кут повороту лопатей хвоста або автомат перекосу.
Судномоделі також оснащуються кермовими машинками, за допомогою яких здійснюється поворот моделі.
Навіть такі прості за конструкцією моделі, як радіокеровані танки, мають сервомотор для управління поворотом або нахилом вежі з гарматою.
Робототехніка практично вся побудована на сервомашинках, там за рухом більшості елементів стоїть саме сервопривід.
Ми розібралися для чого застосовують кермові машинки, тепер можна перейти безпосередньо до їхньої будови, видів та класифікації.
Будова сервоприводів
Зовні сервопривід є невеликим пластиковим корпусом прямокутної форми з кріпленнями і вихідним валом, на якому встановлюється гойдалка або диск. Всередині корпусу захований невеликий мотор, плата керування та редуктор для перетворення руху.
При надходженні сигналу з пульта керування вал повертає гойдалку або диск на заданий кут і утримує його в такому положенні до зміни сигналу. Зазвичай кут повороту варіюється в межах 60 градусів, але може бути більше або менше, залежно від призначення.
Диск кріпиться на валу за допомогою центрального отвору, а гойдалка може монтуватися як центральною частиною, так і одним із кінців.
Отже, основна функція сервомашинки - швидко і точно перетворювати обертальний рух на поступальний, перемістити на задане значення орган керування і утримати його в такому положенні.
Детальніше про принцип роботи можете дізнатися з цій статті.
Класифікація сервоприводів
За видом сервоприводи можна розділити, виходячи з їх застосування:
- для автомоделей
- для авіамоделей
- для вертольотів
- для літаків
- для крил
- для випуску шасі
- для вітрил яхт
- для роботів
- спеціальні
Суттєва відмінність полягає в розмірах, кутах повороту, типі поворотного механізму, швидкості реакції, зусиллі, яке видає сервопривід та типі двигуна.
Окрім призначення, сервоприводи класифікують за розміром. Передбачено три типорозміри:
Завдяки невеликому габаритному розміру та вазі мікросервоприводи використовуються в основному в невеликих та легких авіамоделях та гелікоптерах, мінісерво підійдуть як для невеликих літаків та вертольотів, так і для автомоделей масштабу 1/20, 1/18. Сервоприводи стандартного розміру підходять для автомоделей 1/12, 1/10 та 1/8 масштабів, великих катерів, літаків та вертольотів. Великими сервомашинками оснащуються великі автомоделі 1/5 масштабу та літаки, з розмахом крила від 2 метрів. Принцип роботи та зовнішній вигляд для сервомашинок всіх типорозмірів однаковий, відмінності не суттєві.
Але суттєва відмінність полягає в способі управління - розрізняють аналогові та цифрові сервомашинки. Ті та інші мають як переваги одна перед одною, так і ряд недоліків.
Аналогові відрізняються простою конструкцією та порівняно невеликою вартістю. До основного недоліку можна віднести швидкість реакції на команду - вони повільні та недостатньо точні.
Саме недолік аналогових серво виступає основною перевагою цифрових. Ці точно та швидко реагують на команди, при цьому швидкість плавно набирається та відмінно утримується заданий параметр.
Цифрові серво дорожчі і енерговитратні. Їхнє використання збільшує навантаження на всю бортову електроніку.
Наступна класифікація типу двигуна. Тут все досить просто, існує три види моторів, що використовуються для серво:
- стандартні;
- безщіткові;
- мотори без осердя.
Докладніше ці три типи описані в статты з порадами щодо вибору сервоприводу. Тут же коротко пройдемося за основними моментами.
Найпопулярніші двигуни без осердя, їхня основна перевага полягає у високій ефективності при невеликих габаритах. Сюди ж можна віднести швидкодію та роботу без вібрацій.
Безколекторні, вони ж безщіткові двигуни, здатні розвивати велике зусилля за меншого енергоспоживання. Вони більш надійні та довговічні.
Ще одним важливим елементом самого сервоприводу є редуктор. Це перетворюючий пристрій, що складається з шестерень та валів. Матеріал шестерень часто впливає на довговічність сервомашини. Розрізняють металеві та пластикові редуктори.
Крім них можна ще зустріти змішані варіанти, де використовують частково металеві та пластикові шестірні разом. Крім цього, бувають більш дорогі варіанти з шестернями із надміцних сплавів - карбону або титану.
Серво із пластиковими редукторами дуже легкі, але при цьому крихкі. При аварії моделі швидко виходять з ладу. Але зносостійкість шестерень досить висока.
Металеві редуктори в плані крашестійкості набагато витриваліші і при падіннях або зіткненнях моделі витримують великі навантаження, але металеві шастерні можуть зношуватися швидше за пластикові і їх ремонт при необхідності обійдеться вам набагато дорожче. Сервоприводи з металевим редуктором важчі за тих же габаритних розмірів, що й у пластикових сервомашинок.
Більш дорогі механізми оснащуються шестернями зі сплавів металів, до яких можна віднести карбонові. Вони міцніші за пластикові, і легші за металеві, яким все ж таки поступаються за міцністю і надійністю.
Ще один малопоширений тип матеріалу для шестерень – це нейлон. Високотехнологічні нейлонові шестірні безшумні та міцні, забезпечують високу контактну щільність зубів, практично не зношуються, хімічно стійкі, здатні амортизувати удари, знижуючи аварійність.
Галузь застосування істотно впливає на тип редуктора сервоприводу. Наприклад, для авіамоделей важливий кожен грам зайвої ваги, тому для них найчастіше вибирають пластикові серви, як і для недорогих невеликих автомоделей. Великим машинам не важлива вага комплектуючих, тут важливіша надійність і міцність - тому для них краще підійдуть сервомотори з металевим редуктором.
Напруга рульової машинки відіграє важливу роль при виборі пристрою. Звичайна робоча напруга живлення становить діапазон від 4,8 до 6В. Підвищена може досягати меж 8В, це так звані хайвольтажні серво (High Voltage, HV). Останні використовуються в моделях, де важливі потужність та швидкість, їх сфера застосування - системи, що працюють з живленням від бортової батареї безпосередньо, без використання BEC.
Раніше говорилося про те, що серво має вихідний вал, на який встановлюється гойдалка. Вал може встановлюватися в корпус сервопривода з підшипниками або зі втулкою. Від цього залежать втрати на тертя, підшипники значно зменшують їх, при цьому виключається люфт між корпусом і валом, а це робить серво більш точними. Тому краще віддати перевагу механізмам із підшипниками, хоч вони й коштують дорожче.
Сервоприводи складно класифікувати за швидкістю реакції та зусилля. Але ці два параметри є максимально важливими для користувача при виборі пристрою. Тому варто відзначити, що швидкість характеризується часом, витраченим на поворот гойдалки на кут в 60 градусів. Наприклад, при напрузі 6,0 В гойдалка сермашинки Servo Corona DS560WP повертається на 60° за 0,18 с, той же пристрій при подачі живлення в 7,4 В долає цей кут за 0,16 с.
Що стосується зусилля, то тут все просто - це показник, що вказує скільки кілограм здатний утримати важіль завдовжки 1 см. Наприклад, зусилля того ж Servo Corona DS560WP становить 15 кг/см, це означає, що важіль гойдалки завдовжки 1 см витримує вагу у 15 кг. Якщо довжина важеля збільшиться до 2 см, відповідно, максимальна вага зменшиться до 7,5 кг.
У цій статті коротко описані всі класифікації сервоприводів. Всі ці пристрої можна знайти у нашому інтернет-магазині “Planeta Hobby” у розділі Сервоприводи, для зручності пошуку скористайтесь фільтрами.
