Pembaikan servomotor buat sendiri

Secara terperinci: pembaikan motor servo buat sendiri daripada tuan sebenar untuk tapak my.housecope.com.

Saya baru-baru ini membuat lengan robot, dan kini saya memutuskan untuk menambah peranti pencengkam yang dikuasakan oleh servo mini padanya. Saya memutuskan untuk membuat dua variasi untuk melihat cara ia berfungsi dengan lebih baik dengan gear lurus atau bulat. Saya lebih menyukai pilihan gear bulat kerana ia hanya mengambil masa 2 jam untuk dibuat dan jurang antara gear adalah sangat kecil.

Pertama, saya memotong bahagian pada mesin pengilangan:

Saya memasang bahagian menggunakan skru 2x10mm.

Dan inilah cara servo mini melekat pada penggenggam:

Cara penggenggam servo berfungsi:

Dan sekarang, apabila semuanya dipasang dan bahagian mekanikal juga hampir siap, saya hanya perlu menyelesaikan bahagian elektronik kerja! Saya memilih Arduino untuk mengawal robot saya, dan membuat litar (ia di sebelah kanan) untuk menyambungkan Arduino ke servo.

Litar ini sebenarnya sangat mudah, ia hanya menghantar isyarat ke dan dari Arduino. Terdapat juga pengepala untuk penerima inframerah dan beberapa penyambung untuk bekalan kuasa dan 4 sambungan ke seluruh pin Arduino (tidak digunakan). Oleh itu, suis atau sensor lain boleh disambungkan.

Dan inilah cara lengan manipulator bergerak:

Pengambilalihan oleh perusahaan mesin pengilangan CNC untuk pembuatan fasad dari MDF menimbulkan persoalan tentang keperluan untuk membayar lebih untuk mekanisme dan unit kuasa tertentu yang dipasang pada peralatan mahal dan berteknologi tinggi. Untuk meletakkan unit kuasa mesin CNC, motor stepper dan motor servo (pemacu servo) biasanya digunakan.

Video (klik untuk bermain).

Motor stepper lebih murah. Walau bagaimanapun, pemacu servo menawarkan pelbagai manfaat, termasuk prestasi tinggi dan ketepatan kedudukan. Jadi apa yang patut anda pilih?

Imej - Pembaikan Motor Servo DIY

Motor stepper ialah motor segerak DC tanpa berus yang mempunyai berbilang belitan stator. Apabila arus dikenakan pada salah satu belitan, pemutar berputar dan kemudian mengunci dalam kedudukan tertentu. Pengujaan berurutan belitan melalui pengawal motor stepper membolehkan pemutar berputar pada sudut tertentu.

Motor stepper digunakan secara meluas dalam industri, kerana ia mempunyai kebolehpercayaan yang tinggi dan hayat perkhidmatan yang panjang. Kelebihan utama motor stepper ialah ketepatan kedudukan. Apabila arus dikenakan pada belitan, pemutar akan berputar dengan ketat pada sudut tertentu.

· Tork tinggi pada kelajuan rendah dan sifar;

· Permulaan pantas, berhenti dan undur;

· Bekerja di bawah beban yang tinggi tanpa risiko kegagalan;

· Satu-satunya mekanisme haus yang menjejaskan hayat perkhidmatan ialah galas;

· Kemungkinan resonans;

· Penggunaan kuasa berterusan tanpa mengira beban;

· Penurunan tork pada kelajuan tinggi;

· Kekurangan maklum balas semasa kedudukan;

· Kebolehbaikan yang lemah.

Imej - Pembaikan Motor Servo DIY

Motor servo (motor servo) ialah motor elektrik dengan kawalan maklum balas negatif, yang membolehkan anda mengawal parameter pergerakan dengan tepat untuk mencapai kelajuan yang diperlukan atau untuk mendapatkan sudut putaran yang dikehendaki. Servomotor termasuk motor elektrik itu sendiri, sensor maklum balas, bekalan kuasa dan unit kawalan.

Ciri reka bentuk motor elektrik untuk pemacu servo tidak jauh berbeza daripada motor elektrik konvensional dengan pemegun dan pemutar, beroperasi pada arus terus dan ulang alik, dengan dan tanpa berus.Peranan khas di sini dimainkan oleh sensor maklum balas, yang boleh dipasang secara langsung dalam enjin itu sendiri dan menghantar data tentang kedudukan pemutar, dan menentukan kedudukannya dengan tanda luaran. Sebaliknya, pengendalian motor servo tidak dapat difikirkan tanpa bekalan kuasa dan unit kawalan (aka penyongsang atau penguat servo), yang menukar voltan dan kekerapan arus yang dibekalkan kepada motor elektrik, dengan itu mengawal tindakannya.

· Kuasa tinggi dengan dimensi kecil;

· Pecutan dan nyahpecutan pantas;

· Penjejakan kedudukan yang berterusan dan tidak terganggu;

· Tahap hingar yang rendah, ketiadaan getaran dan resonans;

· Pelbagai kelajuan putaran;

· Kerja yang stabil dalam pelbagai kelajuan;

· Berat rendah dan reka bentuk padat;

· Penggunaan kuasa yang rendah pada beban yang rendah.

· Menuntut untuk penyelenggaraan berkala (contohnya, dengan penggantian berus);

· Kerumitan peranti (kehadiran penderia, bekalan kuasa dan unit kawalan) dan logik operasinya.

Apabila membandingkan ciri-ciri pemacu servo dan motor stepper, anda harus memberi perhatian, pertama sekali, kepada prestasi dan kos mereka.

Untuk pengeluaran fasad MDF dalam perusahaan kecil yang bekerja dengan jumlah kecil, saya fikir tidak perlu membayar lebih untuk pemasangan motor servo mahal pada mesin pengilangan CNC. Sebaliknya, jika perusahaan berusaha untuk mencapai jumlah pengeluaran maksimum yang mungkin, maka tidak masuk akal untuk memurahkan motor stepper berprestasi rendah untuk CNC.

Motor servo bukan sahaja digunakan dalam aeromodelling dan robotik, ia juga boleh digunakan dalam perkakas rumah. Saiz kecil, prestasi tinggi, serta kawalan mudah motor servo menjadikannya paling sesuai untuk kawalan jauh pelbagai peranti.

Penggunaan gabungan motor servo dengan modul radio pemancar-terima tidak menimbulkan sebarang kesulitan, cukup pada bahagian penerima untuk menyambungkan penyambung yang sepadan dengan motor servo yang mengandungi voltan bekalan dan isyarat kawalan, dan kerja selesai.

Tetapi jika kita ingin mengawal motor servo "secara manual", contohnya, menggunakan potensiometer, kita memerlukan penjana kawalan impuls.

Di bawah adalah litar penjana yang agak mudah berdasarkan litar bersepadu 74HC00.

Litar ini membenarkan kawalan manual servomotors dengan membekalkan denyutan kawalan dengan lebar 0.6 hingga 2 ms. Skim ini boleh digunakan, sebagai contoh, untuk memutarkan antena kecil, lampu sorot luar, kamera CCTV, dsb.

Asas litar ialah litar mikro 74HC00 (IC1), yang terdiri daripada 4 get NAND. Penjana dicipta pada unsur IC1A dan IC1B, pada outputnya denyutan dengan frekuensi 50 Hz terbentuk. Denyutan ini mengaktifkan RS flip-flop, yang terdiri daripada gerbang IC1C dan IC1D.

Baca juga:  Pembaikan DIY unit dapur lama

Imej - Pembaikan Motor Servo DIY

Dengan setiap nadi yang datang dari penjana, output IC1D ditetapkan kepada "0" dan kapasitor C2 dinyahcas melalui perintang R2 dan potensiometer P1. Jika voltan merentasi kapasitor C2 jatuh ke tahap tertentu, maka litar RC memindahkan elemen ke keadaan bertentangan. Oleh itu, pada output kita mendapat denyutan segi empat tepat dengan tempoh 20 ms. Lebar nadi ditetapkan oleh potensiometer P1.

Sebagai contoh, pemacu servo Futaba S3003 mengubah sudut putaran aci sebanyak 90 darjah disebabkan oleh denyutan kawalan dengan tempoh 1 hingga 2 ms. Jika kita menukar lebar nadi dari 0.6 hingga 2 ms, maka sudut putaran adalah sehingga 120 °. Komponen dalam litar dipilih supaya nadi keluaran berada dalam julat 0.6 hingga 2 ms, dan oleh itu sudut pemasangan ialah 120 °. Motor servo S3003 dari Futaby mempunyai tork yang cukup besar, dan penggunaan semasa boleh dari puluhan hingga ratusan mA, bergantung pada beban mekanikal.

Imej - Pembaikan Motor Servo DIY

Imej - Pembaikan Motor Servo DIY

Litar kawalan motor servo dipasang pada papan litar bercetak dua muka berukuran 29 x 36 mm.Pemasangan sangat mudah, jadi walaupun seorang amatur radio pemula dapat dengan mudah mengatasi pemasangan peranti itu.

Motor injap ialah mesin tanpa berus segerak (tanpa berus). Pada rotor terdapat magnet kekal yang diperbuat daripada logam nadir bumi, pada stator terdapat belitan angker. Belitan pemegun dihidupkan oleh suis kuasa semikonduktor (transistor) supaya vektor medan magnet pemegun sentiasa berserenjang dengan vektor medan magnet pemutar - untuk ini, penderia kedudukan pemutar (Penderia dewan atau pengekod) digunakan. Arus fasa dikawal oleh modulasi PWM dan boleh menjadi trapezoid atau sinusoidal.

Rotor rata motor linear diperbuat daripada magnet kekal nadir bumi. Pada dasarnya, ia serupa dengan motor injap.

Tidak seperti mesin segerak putaran berterusan, motor stepper telah menyatakan kutub pada stator, di mana gegelung belitan kawalan terletak - pergantian mereka dilakukan oleh pemacu luaran.

Pertimbangkan prinsip operasi motor stepper reaktif, di mana gigi terletak pada kutub stator, dan pemutar diperbuat daripada keluli magnet lembut dan juga mempunyai gigi. Gigi pada stator terletak supaya pada satu langkah rintangan magnetik kurang di sepanjang paksi membujur motor, dan pada yang lain - di sepanjang yang melintang. Jika anda secara diskret merangsang belitan stator dengan arus terus dalam urutan tertentu, maka pemutar dengan setiap komutasi akan berputar dengan satu langkah sama dengan pic gigi pada pemutar.

Sesetengah model penukar frekuensi boleh berfungsi dengan kedua-dua motor aruhan standard dan motor servo. Iaitu, perbezaan utama antara servos bukan dalam bahagian kuasa, tetapi dalam algoritma kawalan dan kelajuan pengiraan. Memandangkan program menggunakan maklumat tentang kedudukan rotor, servo mempunyai antara muka untuk menyambungkan pengekod yang dipasang pada aci motor.

Sistem servo menggunakan prinsip pengurusan bawahan: gelung semasa adalah bawahan kepada gelung kelajuan, yang seterusnya adalah bawahan kepada gelung kedudukan (lihat teori kawalan automatik). Gelung paling dalam, gelung semasa, ditala dahulu, diikuti dengan gelung kelajuan, dan terakhir, gelung kedudukan.

Gelung semasa sentiasa dilaksanakan dalam servo.

Gelung halaju (serta sensor kelajuan) juga sentiasa ada dalam sistem servo, ia boleh dilaksanakan berdasarkan pengawal servo yang dibina ke dalam pemacu, atau yang luaran.

Kontur kedudukan digunakan untuk kedudukan yang tepat (contohnya, paksi suapan dalam mesin CNC).

Jika tiada sebatan belakang dalam sambungan kinematik antara penggerak (jadual koordinat) dan aci motor, maka koordinat secara tidak langsung dikira semula mengikut nilai pengekod bulat. Jika terdapat serangan balas, maka sensor kedudukan tambahan (yang disambungkan kepada pengawal servo) dipasang pada penggerak untuk pengukuran koordinat langsung.

Iaitu, bergantung pada konfigurasi gelung kelajuan dan kedudukan, pengawal servo dan pemacu servo yang sesuai dipilih (bukan setiap pengawal servo boleh melaksanakan gelung kedudukan!).

  • Kedudukan
  • Interpolasi
  • Penyegerakan, gear elektronik (Gear)
  • Kawalan tepat kelajuan putaran (spindle mesin)
  • Kamera Elektronik
  • Pengawal logik boleh atur cara.

Secara umum, sistem servo (Sistem Kawalan Pergerakan) boleh terdiri daripada peranti berikut:

  • Servo Motor dengan sensor maklum balas kelajuan bulat (ia juga boleh bertindak sebagai sensor kedudukan rotor)
  • Gear Servo
  • Penderia kedudukan penggerak (cth. pengekod linear untuk koordinat paksi suapan)
  • Pemacu Servo
  • Pengawal Servo (Pengawal Pergerakan)
  • Antara muka operator (HMI).