Οι σερβοκινητήρες είναι βασικά περιστροφικοί ενεργοποιητές που επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο της γωνιακής θέσης, της επιτάχυνσης και της ταχύτητας σε διάφορες ενσωματωμένες εφαρμογές συστήματος. Συνήθως έχουν όριο περιστροφής 90 o έως 180 o, οι σερβοκινητήρες είναι κινητήρες DC εξοπλισμένοι με σερβο μηχανισμό για την ανίχνευση και τον έλεγχο της γωνιακής θέσης. Χρησιμοποιούνται όταν υπάρχει ανάγκη για ακριβή κίνηση ή θέση άξονα. Αυτά δεν προτείνονται για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, αλλά προτείνονται για εφαρμογή χαμηλής ταχύτητας, μέσης ροπής και ακριβούς θέσης. Αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούνται κυρίως σε ρομποτικούς βραχίονες, χειριστήρια πτήσης και συστήματα ελέγχου Ένας σερβο κινητήρας εμφανίζεται στην παρακάτω εικόνα.
Οι σερβοκινητήρες διατίθενται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Όπως φαίνεται στην εικόνα, ένας σερβοκινητήρας έχει τρία καλώδια - το καλώδιο RED είναι συνδεδεμένο στην τροφοδοσία, το μαύρο καλώδιο συνδέεται στη γείωση και το ΚΙΤΡΙΝΟ καλώδιο συνδέεται στο σήμα.
Ένας σερβοκινητήρας είναι ένας συνδυασμός κινητήρα DC, συστήματος ελέγχου θέσης και γραναζιών. Η θέση του άξονα του κινητήρα DC ρυθμίζεται από τα ηλεκτρονικά στοιχεία ελέγχου στο σερβο, με βάση την αναλογία λειτουργίας του σήματος PWM του πείρου SIGNAL. Με απλά λόγια, τα ηλεκτρονικά χειριστήρια ρυθμίζουν τη θέση του άξονα ελέγχοντας τον κινητήρα DC. Αυτά τα δεδομένα σχετικά με τη θέση του άξονα αποστέλλονται μέσω του πείρου SIGNAL. Τα δεδομένα θέσης στο χειριστήριο πρέπει να αποστέλλονται με τη μορφή σήματος PWM μέσω του πείρου σήματος του σερβοκινητήρα.
Η συχνότητα του σήματος PWM (Pulse Width Modulated) μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τύπο του σερβοκινητήρα. Το σημαντικό πράγμα εδώ είναι το DUTY RATIO του σήματος PWM. Με βάση αυτό το DUTY RATIO τα ηλεκτρονικά χειριστήρια ρυθμίζουν τον άξονα.
Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, για να μετακινηθεί ο άξονας σε ρολόι 9ο, το ΣΤΡΟΦΟΛΟ ΤΡΟΝΟΥ πρέπει να είναι 1 / 18.ie. Χρόνος ON 1ms και χρόνος OFF 17ms σε σήμα 18ms.
Για να μετακινηθεί ο άξονας σε ρολόι 12o, ο χρόνος ON του σήματος πρέπει να είναι 1,5ms και ο χρόνος OFF πρέπει να είναι 16,5ms. Αυτός ο λόγος αποκωδικοποιείται από το σύστημα ελέγχου σε σερβο και προσαρμόζει τη θέση βάσει αυτού.
Εξαρτήματα κυκλώματος
- + 9v έως + 12v τροφοδοτικό
- Σερβο κινητήρας (που έπρεπε να δοκιμαστεί)
- 555 χρονόμετρο IC
- 33KΩ, 10KΩ (2peices), 68KΩ και 220Ω αντιστάσεις
- Τρανζίστορ 2N2222
- Πυκνωτής 100nF
- Δύο κουμπιά
Διάγραμμα Servo Tester Circuit και εξήγηση εργασίας
Ένα παραπάνω κύκλωμα δοκιμής σερβο φαίνεται στο παραπάνω σχηματικό διάγραμμα. Τώρα, όπως συζητήσαμε νωρίτερα, ο σερβο άξονας μετακινείται αριστερά. Πρέπει να δώσουμε 1/18 αναλογία ενεργοποίησης και για να περιστραφεί ο άξονας προς τα αριστερά πρέπει να δώσουμε PWM με αναλογία λειτουργίας 2/18. Τώρα για έναν αστάρατο δονητή 555 που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, οι χρόνοι ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του τετραγωνικού κύματος εξόδου δίνονται ως,
Ο χρόνος λογικής υψηλού επιπέδου δίνεται ως, TH = 0,693 * (RA + RB) * C
Ο χρόνος λογικής χαμηλού επιπέδου δίνεται ως, TL = 0,693 * RB * C
Εάν παρατηρήσετε το διάγραμμα κυκλώματος στην παραπάνω εικόνα θα είναι σαφές ότι, θα αλλάξουμε για να αλλάξουμε RB για να πάρουμε ένα διαφορετικό TL και TH. Έτσι, όταν πατηθεί το κουμπί1, θα έχουμε αναλογία λειτουργίας μικρότερη από 1/18, οπότε όταν το τροφοδοτήσαμε σε σερβο, μετακινείται προς τα αριστερά. Αυτό φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Όταν πατηθεί το κουμπί δύο, ο λόγος λειτουργίας θα είναι 2/18 και έτσι ο σερβόφρενος προσπαθεί να μετακινηθεί προς τα δεξιά. Έτσι δοκιμάζουμε έναν σερβο κινητήρα.