Servomechanismus - eine leistungsstarke Inkarnation eines Elektromotors zur Steuerung verschiedener physikalischer Prozesse
Was ist ein Servo (Servo)? Servos, die in RC-Fahrzeugen verwendet werden, haben standardisierte Abmessungen – von Micro über Medium und Standard bis hin zu Mega Size. Unabhängig von der Größe macht sich das typische Servodesign das Rückkopplungsphänomen zunutze, d. h. auf das dem Servo zugeführte befohlene Steuersignal muss es entsprechend dem erwarteten Ergebnis proportional reagieren. Der Servomechanismus ist mit einem Potentiometer verbunden, auf dem die Welle einer Schleppstange montiert ist. An der Schleppleine sind Schieber montiert, durch die der Antrieb vom Servo auf das zielgesteuerte Element übertragen wird.
Servo anschließen – gar nicht so schwer!
Die meisten Servos verwenden eine 3-polige JST-Buchse mit einem Rastermaß von 2,54 mm. An den Stecker sind 3 Drähte angeschlossen: Erdungsdraht (schwarz oder braun), Strom-Plus-Draht (rot) und Steuersignaldraht (normalerweise gelb). Die Farben der Isolierung der einzelnen Servoadern können je nach Herstellerangaben variieren, die Reihenfolge der Anordnung der Adern im Stecker ist jedoch gleich. Wenn die Länge des Servokabels nicht ausreicht, können Sie Verlängerungskabel mit kompatiblen Steckern verwenden.
Servomechanismus - Steuerung
Der dritte Stift im Servostecker wird verwendet, um ein Steuersignal bereitzustellen, um die Position der Motorwelle auf die gewünschte Position einzustellen. Das Steuersignal hat eine Rechteckwelle mit variabler Füllung (PWM). Die Frequenz des PWM-Signals ist Standard und beträgt 50 Hz, was bedeutet, dass eine einzelne Signalperiode 20 ms beträgt. Das Tastverhältnis des Signals innerhalb einer Periode reicht von 1 ms bis 2 ms. Ein Impuls mit einer Einschaltdauer von 1 ms bewirkt, dass sich die Servowelle gegen den Uhrzeigersinn dreht, und bei einem Impuls mit einer Einschaltdauer von 2 ms dreht sich der Servo in die äußerst entgegengesetzte Position. Damit die Servowelle in die Neutralstellung zurückkehrt, muss dem Servo ein Signal mit einem Tastverhältnis von 1,5 ms gegeben werden. Eine der einfachsten Möglichkeiten, ein Servo zu steuern, ist die Verwendung eines der Hardware-PWM-Kanäle an Bord des Arduino-Boards. Arduino - Servosteuerung dank dieses Minicomputers wird sehr einfach.
Stromversorgung von Servos
Servomechanismus - Funktionsprinzip und Stromversorgung. Bei ferngesteuerten Fahrzeugen arbeiten die Akkus mit einer Nennspannung von 4,8 V, bei größeren Servos sind Akkus mit 12,0 V erforderlich, für stationäre Anwendungen ist ein Netzteil mit Ausgangsspannung optimal entsprechend den Vorgaben des Servoherstellers. Unabhängig von der gewählten Stromversorgungsart nimmt der Servomotor mit zunehmender mechanischer Belastung einen erhöhten Strom auf. Ein falsch ausgewählter Servomechanismus aufgrund der Bereitstellung eines unzureichenden Drehmoments kann die Energieverluste im Stromversorgungssystem erhöhen und sogar zu einem fehlerhaften Betrieb des Controllers beitragen. Dank der passenden Stromversorgung und dem Arduino-Minicomputer wird aus dem Servo ein voll funktionsfähiges Gerät für unsere Projekte.
Rotationsservos mit voller Reichweite
Ein Standard-Servo kann die Welle bis zu 90° nach links oder rechts drehen. Für komplexere Anwendungen lohnt es sich, zu Servos mit einem Drehwinkel von 360° zu greifen. Solche Servos können wie ein gewöhnlicher Elektromotor mit konstanter Drehzahl arbeiten. Die maximale Drehzahl eines Vollwinkelservos beträgt in der Regel 60 U/min. Wenn Sie für Ihre Anwendung höhere Drehzahlen benötigen, ist ein normaler Gleichstrom-Elektromotor die bessere Option, aber ein Schrittmotor eignet sich am besten für Präzisionsaufgaben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Servos sind die 360°-Servos mit einem kleinen Potentiometer ausgestattet, mit dem das Servo auf das Steuersignal kalibriert werden kann. Bei Servos mit vollem Drehwinkelbereich stoppt ein Füllimpuls von 1,5 ms den Servomotor, und längere oder kürzere Impulse bewirken, dass sich die Servowelle im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn dreht.
