Wat is een servomotor?

Een servomotor is een type motor dat met grote precisie kan draaien. Normaal gesproken bestaat dit type motor uit een stuurcircuit dat feedback geeft over de huidige positie van de motoras, deze feedback zorgt ervoor dat de servomotoren met grote precisie kunnen draaien. Wil je een object onder bepaalde hoeken of afstanden draaien, dan gebruik je een servomotor. Het bestaat gewoon uit een eenvoudige motor die door een servomechanisme loopt. Als de motor wordt aangedreven door een gelijkstroomvoeding, wordt dit een DC-servomotor genoemd en als het een AC-aangedreven motor is, wordt dit een AC-servomotor genoemd. Voor deze tutorial bespreken we alleen de werking van de DC-servomotor. Afgezien van deze belangrijke classificaties, zijn er veel andere soorten servomotoren op basis van het type overbrenging en bedrijfskenmerken. Een servomotor wordt meestal geleverd met een versnellingsopstelling waarmee we een servomotor met een zeer hoog koppel kunnen krijgen in kleine en lichtgewicht pakketten. Vanwege deze functies worden ze in veel toepassingen gebruikt, zoals speelgoedauto's, RC-helikopters en vliegtuigen, robotica, enz.

Servomotoren hebben een vermogen in kg / cm (kilogram per centimeter), de meeste hobby-servomotoren hebben een vermogen van 3 kg / cm of 6 kg / cm of 12 kg / cm. Deze kg / cm geeft aan hoeveel gewicht uw servomotor op een bepaalde afstand kan tillen. Bijvoorbeeld: een servomotor van 6 kg / cm moet 6 kg kunnen tillen als de last 1 cm van de motoras is opgehangen, hoe groter de afstand, hoe kleiner het draagvermogen van het gewicht. De positie van een servomotor wordt bepaald door een elektrische puls en het circuit wordt naast de motor geplaatst.

Servomotor werkingsmechanisme

Het bestaat uit drie delen:

Gecontroleerd apparaat
Uitgangssensor
Feedbacksysteem

Het is een gesloten-lussysteem waarbij het een positief feedbacksysteem gebruikt om de beweging en de uiteindelijke positie van de as te regelen. Hier wordt het apparaat bestuurd door een feedbacksignaal dat wordt gegenereerd door het uitgangssignaal en het referentie-ingangssignaal te vergelijken.

Hier wordt het referentie-ingangssignaal vergeleken met het referentie-uitgangssignaal en wordt het derde signaal geproduceerd door het feedbacksysteem. En dit derde signaal fungeert als een ingangssignaal voor de besturing van het apparaat. Dit signaal is aanwezig zolang het terugkoppelingssignaal wordt gegenereerd of er een verschil is tussen het referentie-ingangssignaal en het referentie-uitgangssignaal. De belangrijkste taak van servomechanisme is dus om de output van een systeem op de gewenste waarde te houden bij aanwezigheid van geluiden.

Servomotor werkingsprincipe

Een servo bestaat uit een motor (gelijkstroom of wisselstroom), een potentiometer, tandwielassemblage en een regelcircuit. Allereerst gebruiken we tandwielassemblage om het toerental te verlagen en het koppel van de motor te verhogen. Stel dat bij de beginpositie van de servomotoras de positie van de potentiometerknop zodanig is dat er geen elektrisch signaal wordt gegenereerd bij de uitgangspoort van de potentiometer. Nu wordt een elektrisch signaal gegeven aan een andere ingangsklem van de foutdetectorversterker. Nu wordt het verschil tussen deze twee signalen, de ene komt van de potentiometer en de andere uit andere bronnen, verwerkt in een feedbackmechanisme en wordt de output geleverd in termen van foutsignaal. Dit foutsignaal fungeert als de ingang voor motor en motor begint te draaien.Nu is de motoras verbonden met de potentiometer en terwijl de motor draait, zal de potentiometer en deze een signaal genereren. Dus als de hoekpositie van de potentiometer verandert, verandert het uitgangsfeedbacksignaal. Na enige tijd bereikt de positie van de potentiometer een positie dat de output van de potentiometer hetzelfde is als het geleverde externe signaal. In deze toestand zal er geen uitgangssignaal zijn van de versterker naar de motoringang aangezien er geen verschil is tussen het extern aangelegde signaal en het signaal dat wordt gegenereerd op de potentiometer, en in deze situatie stopt de motor met draaien.er zal geen uitgangssignaal zijn van de versterker naar de motoringang aangezien er geen verschil is tussen het extern aangelegde signaal en het signaal dat wordt gegenereerd op de potentiometer, en in deze situatie stopt de motor met draaien.er zal geen uitgangssignaal zijn van de versterker naar de motoringang aangezien er geen verschil is tussen het extern aangelegde signaal en het signaal dat wordt gegenereerd op de potentiometer, en in deze situatie stopt de motor met draaien.

Koppeling van servomotoren met microcontrollers:

Het koppelen van hobby-servomotoren zoals de s90-servomotor met MCU is heel eenvoudig. Servo's hebben drie draden die eruit komen. Hiervan zullen er twee worden gebruikt voor levering (positief en negatief) en één zal worden gebruikt voor het signaal dat vanaf de MCU moet worden verzonden. Een MG995 Metal Gear Servo Motor die het meest wordt gebruikt voor RC-auto's, humanoïde bots enz. De afbeelding van de MG995 wordt hieronder weergegeven:

De kleurcodering van uw servomotor kan verschillen, controleer daarom uw respectievelijke datasheet.

Alle servomotoren werken rechtstreeks met uw + 5V-voedingsrails, maar we moeten voorzichtig zijn met de hoeveelheid stroom die de motor zou verbruiken als u van plan bent om meer dan twee servomotoren te gebruiken, moet er een goed servoschild worden ontworpen.

Servomotor besturen:

Alle motoren hebben drie draden die eruit komen. Hiervan zullen er twee worden gebruikt voor levering (positief en negatief) en één zal worden gebruikt voor het signaal dat vanaf de MCU moet worden verzonden.

Servomotor wordt bestuurd door PWM (Pulse with Modulation) die wordt geleverd door de stuurdraden. Er is een minimale puls, een maximale puls en een herhalingsfrequentie. Servomotor kan vanuit beide richtingen 90 graden draaien vanuit zijn neutrale positie. De servomotor verwacht elke 20 milliseconden (ms) een puls te zien en de lengte van de puls zal bepalen hoe ver de motor draait. Een puls van 1,5 ms zorgt er bijvoorbeeld voor dat de motor naar de 90 ° -positie draait, bijvoorbeeld als de puls korter is dan 1,5 ms, beweegt de as naar 0 ° en als deze langer is dan 1,5 ms dan wordt de servo 180 ° gedraaid.

Servomotor werkt volgens het PWM- principe (pulsbreedtemodulatie), wat betekent dat de rotatiehoek wordt geregeld door de duur van de puls die op zijn controlepincode wordt toegepast. In wezen bestaat de servomotor uit een DC-motor die wordt bestuurd door een variabele weerstand (potentiometer) en enkele versnellingen. De hoge snelheid van de DC-motor wordt door Gears in koppel omgezet. We weten dat WERK = KRACHT X AFSTAND, in DC-motor is de kracht minder en is de afstand (snelheid) hoog en in Servo is de kracht hoog en is de afstand kleiner. De potentiometer is verbonden met de uitgaande as van de Servo, om de hoek te berekenen en de DC-motor op de gewenste hoek te stoppen.

Servomotor kan worden gedraaid van 0 tot 180 graden, maar kan, afhankelijk van de fabricage, tot 210 graden draaien. Deze mate van rotatie kan worden gecontroleerd door de elektrische puls met de juiste breedte op de bedieningspen te zetten. Servo controleert de puls in elke 20 milliseconden. De puls van 1 ms (1 milliseconde) breedte kan de servo tot 0 graden draaien, 1,5 ms kan tot 90 graden draaien (neutrale positie) en 2 ms puls kan deze tot 180 graden draaien.

Om meer te weten te komen over het werkingsprincipe van de servomotor en praktisch gebruik, kijk dan naar onderstaande toepassingen waar het besturen van de servomotor wordt uitgelegd met de voorbeelden:

Servomotor testcircuit
Servomotor-interface met 8051-microcontroller
Servomotorbesturing met Arduino
Servobesturing met Arduino Due
Servobesturing met Flex-sensor
Raspberry Pi Servomotor-zelfstudie

Wat is een servomotor?