Szervomotor javítás saját kezűleg

Részletesen: csináld magad szervomotorjavítás igazi mestertől a my.housecope.com oldalra.

Nemrég készítettem egy robotkart, most pedig úgy döntöttem, hogy egy mini szervóval hajtott megfogó eszközt adok hozzá. Úgy döntöttem, hogy készítek két variációt, hogy lássam, hogyan működik jobban egyenes vagy kerek fokozattal. A kerek fokozat jobban tetszett, mivel csak 2 órát vett igénybe, és nagyon kicsi volt a rés a fogaskerekek között.

Először marógépen kivágtam az alkatrészeket:

Az alkatrészeket 2x10 mm-es csavarokkal szereltem össze.

És így csatlakozik a mini szervó a megfogóhoz:

Hogyan működik a szervo megfogó:

És most, amikor minden össze van szerelve és a mechanikus rész is majdnem kész, már csak az elektronikus részét kell befejeznem a munkának! Arduinót választottam a robotom irányításához, és készítettem egy áramkört (jobb oldalon van), hogy az Arduinót a szervóhoz csatlakoztassam.

Az áramkör valójában nagyon egyszerű, csak jeleket küld az Arduino felé és onnan. Van még egy csatlakozó az infravörös vevőhöz és néhány csatlakozó a tápegységhez, valamint 4 csatlakozás a többi (nem használt) Arduino érintkezőhöz. Így egy másik kapcsoló vagy érzékelő csatlakoztatható.

És íme, hogyan mozog a manipulátor kar:

Az MDF-ből homlokzatok gyártására szolgáló CNC marógép vállalkozás általi vásárlása felveti a kérdést, hogy túl kell-e fizetni bizonyos, drága és csúcstechnológiás berendezésekre felszerelt mechanizmusokért és erőművekért. A CNC gépek tápegységeinek pozicionálására általában léptetőmotorokat és szervomotorokat (szervohajtásokat) használnak.

Videó (kattintson a lejátszáshoz).

A léptetőmotorok olcsóbbak. A szervohajtások azonban számos előnyt kínálnak, beleértve a nagy teljesítményt és a pozicionálási pontosságot. Tehát mit érdemes választani?

Kép - DIY szervomotorjavítás

A léptetőmotor egy kefe nélküli DC szinkronmotor, amely több állórész-tekerccsel rendelkezik. Amikor áramot vezetnek az egyik tekercsre, a forgórész elfordul, majd egy bizonyos helyzetben rögzül. A tekercsek szekvenciális gerjesztése egy léptetőmotor-vezérlőn keresztül lehetővé teszi a forgórész adott szögben történő elfordulását.

A léptetőmotorokat széles körben használják az iparban, mivel nagy megbízhatósággal és hosszú élettartammal rendelkeznek. A léptetőmotorok fő előnye a pozicionálási pontosság. Amikor áramot vezetnek a tekercsekre, a forgórész szigorúan egy bizonyos szögben elfordul.

· Nagy nyomaték alacsony és nulla fordulatszámon;

· Gyors indítás, leállítás és hátramenet;

· Munkavégzés nagy terhelés mellett a meghibásodás veszélye nélkül;

· Az egyetlen kopási mechanizmus, amely befolyásolja az élettartamot, a csapágyak;

· Rezonancia lehetősége;

· Állandó energiafogyasztás a terheléstől függetlenül;

· Nyomatékcsökkenés nagy fordulatszámon;

· A visszajelzés hiánya a pozicionálás során;

· Rossz javíthatóság.

Kép - DIY szervomotorjavítás

A szervomotor (szervomotor) egy negatív visszacsatolású vezérlésű villanymotor, amely lehetővé teszi a mozgási paraméterek pontos szabályozását a kívánt fordulatszám elérése vagy a kívánt forgásszög elérése érdekében. A szervomotor magában foglalja magát a villanymotort, a visszacsatoló érzékelőt, a tápegységet és a vezérlőegységet.

A szervohajtás elektromos motorjainak tervezési jellemzői nem sokban különböznek a hagyományos, állórészes és forgórészes villanymotoroktól, amelyek egyen- és váltakozó árammal, kefével és anélkül működnek.Különleges szerepet játszik itt egy visszacsatoló érzékelő, amely közvetlenül a motorba telepíthető, és adatokat továbbít a forgórész helyzetéről, és meghatározza annak helyzetét külső jelekkel. Másrészt egy szervomotor működése elképzelhetetlen táp- és vezérlőegység (más néven inverter vagy szervoerősítő) nélkül, amely átalakítja a villanymotorra betáplált áram feszültségét és frekvenciáját, ezzel szabályozva annak működését.

· Nagy teljesítmény kis méretekkel;

· Gyors gyorsítás és lassítás;

· Folyamatos és megszakítás nélküli pozíciókövetés;

· Alacsony zajszint, nincs vibráció és rezonancia;

· Széles fordulatszám-tartomány;

· Stabil munkavégzés széles sebességtartományban;

· Kis súly és kompakt kialakítás;

· Alacsony fogyasztás alacsony terhelés mellett.

· Igényes az időszakos karbantartás (például kefék cseréjével);

· Az eszköz összetettsége (érzékelő, tápegység és vezérlőegység jelenléte) és működésének logikája.

A szervohajtás és a léptetőmotor jellemzőinek összehasonlításakor mindenekelőtt a teljesítményükre és a költségükre kell figyelni.

Az MDF homlokzatok gyártásához egy kis volumenű kisvállalkozásban úgy gondolom, hogy nem kell túlfizetni a drága szervomotorok CNC marógépre történő felszereléséért. Másrészt, ha egy vállalkozás a lehető legnagyobb gyártási mennyiséget szeretné elérni, akkor nincs értelme a kis teljesítményű CNC léptetőmotorok olcsóbbá tétele.

A szervomotorokat nem csak a repülőgépmodellezésben és a robotikában használják, hanem háztartási gépekben is. Kis méretük, nagy teljesítményük, valamint a szervomotor egyszerű vezérlése teszi a legalkalmasabbá különféle eszközök távvezérlésére.

A szervomotorok vevő-adó rádiómodulokkal kombinált alkalmazása nem okoz nehézséget, elég a vevőoldalon a tápfeszültséget és a vezérlőjelet tartalmazó szervomotorhoz egyszerűen csatlakoztatni a megfelelő csatlakozót, és kész is a munka.

De ha a szervomotort „manuálisan” akarjuk vezérelni, például potenciométerrel, akkor impulzusvezérlő generátorra van szükségünk.

Az alábbiakban egy meglehetősen egyszerű generátor áramkör található, amely a 74HC00 integrált áramkörön alapul.

Ez az áramkör lehetővé teszi a szervomotorok kézi vezérlését 0,6-2 ms szélességű vezérlőimpulzusok biztosításával. A séma használható például kis antennák, kültéri spotlámpák, CCTV kamerák stb.

Az áramkör alapja a 74HC00 mikroáramkör (IC1), amely 4 NAND kapuból áll. Az IC1A és IC1B elemeken generátor jön létre, amelynek kimenetén 50 Hz frekvenciájú impulzusok jönnek létre. Ezek az impulzusok aktiválják az RS-flip-flop-ot, amely az IC1C és IC1D kapukból áll.

Olvassa el még:  DIY javítási szint

Kép - DIY szervomotorjavítás

A generátortól érkező minden impulzusnál az IC1D kimenet "0"-ra van állítva, és a C2 kondenzátor kisütődik az R2 ellenálláson és a P1 potenciométeren keresztül. Ha a C2 kondenzátor feszültsége egy bizonyos szintre csökken, akkor az RC áramkör az elemet az ellenkező állapotba viszi át. Így a kimeneten téglalap alakú impulzusokat kapunk, amelyek periódusa 20 ms. Az impulzus szélességét a P1 potenciométer állítja be.

Például a Futaba S3003 szervohajtás 90 fokkal megváltoztatja a tengely forgási szögét az 1-2 ms időtartamú vezérlőimpulzusok miatt. Ha az impulzusszélességet 0,6 ms-ról 2 ms-ra változtatjuk, az elforgatási szög akár 120 ° -ig terjedhet. Az áramkörben az alkatrészeket úgy választják ki, hogy a kimeneti impulzus 0,6 és 2 ms között legyen, ezért a beépítési szög 120 °. A Futaby S3003 szervomotorja kellően nagy nyomatékkal rendelkezik, az áramfelvétel pedig a mechanikai terheléstől függően tíztől több száz mA-ig terjedhet.

Kép - DIY szervomotorjavítás

Kép - DIY szervomotorjavítás

A szervomotor-vezérlő áramkör egy 29 x 36 mm méretű kétoldalas nyomtatott áramköri lapra van felszerelve.A telepítés nagyon egyszerű, így még egy kezdő rádióamatőr is könnyedén megbirkózik az eszköz összeszerelésével.

A szelepmotorok szinkron kefe nélküli (kefe nélküli) gépek. A forgórészen ritkaföldfémekből készült állandó mágnesek, az állórészen armatúra tekercselés található. Az állórész tekercseit félvezető teljesítménykapcsolók (tranzisztorok) kapcsolják úgy, hogy az állórész mágneses térvektora mindig merőleges legyen a forgórész mágneses térvektorára - ehhez egy forgórész helyzetérzékelőt (Hall-érzékelő vagy kódoló) használnak. A fázisáramot PWM moduláció vezérli, és lehet trapéz vagy szinuszos.

A lineáris motor lapos forgórésze ritkaföldfém állandó mágnesekből készül. Elvileg hasonló a szelepmotorhoz.

A folyamatos forgású szinkron gépektől eltérően a léptetőmotorok az állórészen kifejezett pólusokkal rendelkeznek, amelyeken a vezérlő tekercsek tekercsei találhatók - kommutációjukat egy külső meghajtó végzi.

Tekintsük a reaktív léptetőmotor működési elvét, amelyben a fogak az állórész pólusain helyezkednek el, és a forgórész lágy mágneses acélból készül, és fogakkal is rendelkezik. Az állórész fogai úgy helyezkednek el, hogy az egyik lépésben a mágneses ellenállás kisebb a motor hossztengelye mentén, a másikban pedig a keresztirányú. Ha diszkréten gerjeszti az állórész tekercseit egyenárammal egy bizonyos sorrendben, akkor a forgórész minden kommutációval egy lépéssel elfordul, ami megegyezik a forgórész fogainak osztásközével.

A frekvenciaváltók egyes modelljei szabványos indukciós motorokkal és szervomotorokkal is működhetnek. Vagyis a szervók közötti fő különbség nem a teljesítményrészben, hanem a vezérlési algoritmusban és a számítási sebességben van. Mivel a program a forgórész helyzetére vonatkozó információkat használ, a szervo rendelkezik egy interfésszel a motor tengelyére szerelt jeladó csatlakoztatására.

A szervorendszerek ezt az elvet használják beosztott vezetés: az áramhurok alá van rendelve a sebességhuroknak, amely viszont a pozícióhuroknak (lásd az automatikus szabályozás elméletét). Először a legbelső hurok, az áramhurok hangolása történik, ezt követi a sebességhurok, végül pedig a pozícióhurok.

Áramhurok mindig a szervóban valósul meg.

Sebességhurok (valamint a fordulatszám szenzor) is mindig jelen van a szervórendszerben, megvalósítható akár a hajtásba épített szervovezérlő alapján, akár külsőleg.

Pozíciókontúr precíz pozicionáláshoz használható (például előtoló tengelyek CNC gépekben).

Ha nincs holtjáték az aktuátor (koordinátatábla) és a motor tengelye közötti kinematikai kapcsolatokban, akkor a koordináta indirekt módon újraszámításra kerül a körjeladó értékének megfelelően. Holtjáték esetén egy további helyzetérzékelőt (amely a szervovezérlőhöz csatlakozik) kell felszerelni az aktuátorra a közvetlen koordináta méréshez.

Vagyis a fordulatszám- és pozícióhurkok konfigurációjától függően megfelelő szervovezérlő és szervohajtás kerül kiválasztásra (nem minden szervovezérlő képes helyzethurkot megvalósítani!).

  • Elhelyezés
  • Interpoláció
  • Szinkronizálás, elektronikus hajtómű (Gear)
  • A forgási sebesség pontos szabályozása (géporsó)
  • Elektronikus kamera
  • Programozható logikai vezérlő.

Általában egy szervorendszer (Motion Control System) a következő eszközökből állhat:

  • Szervomotor körkörös fordulatszám-visszacsatoló érzékelővel (rotor helyzetérzékelőként is működhet)
  • Szervo hajtómű
  • Működtető szerkezet helyzetérzékelője (pl. lineáris kódoló az előtolási tengely koordinátáihoz)
  • Szervo hajtás
  • Szervovezérlő (Motion Controller)
  • Kezelői felület (HMI).