เซอร์โวไดรฟ์คืออะไร? เซอร์โวไดรฟ์ทำงานอย่างไร?
เซอร์โวไดรฟ์ - เซอร์โวมอเตอร์เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำงานตามหลักการป้อนกลับ จากโรเตอร์ของเครื่องยนต์ การหมุนจะถูกส่งผ่านกระปุกเกียร์ไปยังกลไกควบคุม โดยชุดควบคุมจะให้ข้อเสนอแนะซึ่งเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ที่ควบคุมมุมการหมุน
เซอร์โวมอเตอร์ใช้ในรถยนต์เพื่อให้การเคลื่อนที่เชิงเส้นและเชิงมุมขององค์ประกอบซึ่งมีตำแหน่งที่แม่นยำซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการสูง หลักการทำงานของเซอร์โวไดรฟ์ขึ้นอยู่กับการปรับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อส่งสัญญาณควบคุม
เซอร์โวไดรฟ์ - องค์ประกอบและวัตถุประสงค์
ถ้าสัญญาณควบคุมระบุมุมที่เพลาเอาท์พุตของมอเตอร์หมุน สัญญาณนั้นจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ สำหรับการป้อนกลับ เซนเซอร์จะถูกนำมาใช้เพื่อวัดคุณลักษณะเอาต์พุตอย่างใดอย่างหนึ่งของมอเตอร์ การอ่านที่รวบรวมโดยเซ็นเซอร์จะถูกประมวลผลโดยชุดควบคุม จากนั้นจะมีการปรับการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์
การออกแบบเซอร์โวไดรฟ์ประกอบด้วยยูนิตระบบเครื่องกลไฟฟ้าซึ่งมีองค์ประกอบอยู่ภายในตัวเรือนเดียว เซอร์โวไดรฟ์ประกอบด้วยกระปุกเกียร์ มอเตอร์ไฟฟ้า ชุดควบคุม และเซ็นเซอร์
ลักษณะสำคัญของเซอร์โวไดรฟ์คือแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน แรงบิด ความเร็วในการหมุน วัสดุ และการออกแบบที่ใช้ในรุ่นเฉพาะ
เซอร์โวไดรฟ์ - คุณสมบัติการออกแบบและการใช้งาน
เซอร์โวสมัยใหม่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าสองประเภท: โรเตอร์กลวงและแกน มอเตอร์แกนมีโรเตอร์ที่มีขดลวดและมีแม่เหล็กกระแสตรงอยู่รอบๆ ลักษณะเฉพาะของมอเตอร์ไฟฟ้าเหล่านี้คือการเกิดการสั่นสะเทือนเมื่อลูกตุ้มหมุนซึ่งทำให้ความแม่นยำของการเคลื่อนที่เชิงมุมลดลง
มอเตอร์ที่มีโรเตอร์กลวงไม่มีข้อเสียนี้ แต่มีราคาแพงกว่าเนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตที่ซับซ้อน
จำเป็นต้องใช้กระปุกเกียร์เซอร์โวไดรฟ์เพื่อลดความเร็วในการหมุนและเพิ่มแรงบิดของเพลาเอาท์พุต กล่องเกียร์เซอร์โวหลายชนิดประกอบด้วยเฟืองเดือย เกียร์ที่ทำจากวัสดุโพลีเมอร์และโลหะ กล่องเกียร์โลหะมีราคาสูง แต่ในขณะเดียวกันก็โดดเด่นด้วยความแข็งแกร่งและความทนทาน
ขึ้นอยู่กับความแม่นยำที่ต้องการในการทำงาน เซอร์โวสามารถใช้บูชพลาสติกหรือลูกปืนเพื่อจัดแนวเพลาเอาท์พุตให้สัมพันธ์กับตัวเรือน
เซอร์โวไดรฟ์ยังแตกต่างกันไปตามประเภทของชุดควบคุมที่ใช้ ซึ่งมีทั้งแบบแอนะล็อกหรือดิจิทัล บล็อกดิจิทัลให้การวางตำแหน่งองค์ประกอบหลักของเซอร์โวไดรฟ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นและความเร็วในการตอบสนองที่มากขึ้น
เซอร์โวมอเตอร์เป็นระบบขับเคลื่อนเครื่องกลไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่ไม่หมุนอย่างต่อเนื่องเช่น DC/AC หรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ แต่จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งเฉพาะและรักษาตำแหน่งไว้ ใช้ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องหมุนอย่างต่อเนื่อง เซอร์โวไดรฟ์จะใช้เมื่อจำเป็นต้องย้ายไปยังตำแหน่งเฉพาะ จากนั้นหยุดและรักษาตำแหน่งไว้. การใช้เซอร์โวมอเตอร์ที่พบบ่อยที่สุดคือการควบคุมตำแหน่งหางเสือของเครื่องบินและเรือ ฯลฯ เซอร์โวถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่เหล่านี้เนื่องจากพวงมาลัยไม่จำเป็นต้องขยับ 360 องศา และไม่จำเป็นต้องหมุนอย่างต่อเนื่องเหมือนล้อ เซอร์โวไดรฟ์ยังใช้กลไกป้อนกลับ เพื่อให้สามารถประมวลผลข้อผิดพลาดและแก้ไขในระหว่างการวางตำแหน่งได้ ระบบดังกล่าวเรียกว่า ติดตาม. ดังนั้น หากการไหลของอากาศสร้างแรงกดดันต่อพวงมาลัยและเบี่ยงไป เซอร์โวก็จะออกแรงไปในทิศทางตรงกันข้ามและพยายามแก้ไขข้อผิดพลาด ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณบอกให้เซอร์โวไปและล็อคที่ 30 องศา แล้วลองหมุนด้วยมือเซอร์โวจะพยายามเอาชนะแรงและรักษามุมที่กำหนด
เซอร์โวไดรฟ์ยังใช้ในการควบคุมพวงมาลัยของรถ RC หุ่นยนต์ ฯลฯมีเซอร์โวหลายประเภท แต่เราจะเน้นที่นี่เซอร์โวขนาดเล็กที่เรียกว่างานอดิเรก. ชมobby มอเตอร์และกลไกการควบคุมสร้างขึ้นในบล็อกเดียวการเชื่อมต่อทำได้โดยใช้สายเชื่อมต่อสามเส้น. เราจะใช้เซอร์โวFutabaS3003.
สาย FutabaS3003
1.RED -> การควบคุมตำแหน่ง, แหล่งจ่ายไฟ +4.8V ถึง 6V
2.สีดำ -> พื้น
3.สีขาว -> สัญญาณควบคุม
การควบคุมเซอร์โวไดรฟ์
ง่ายต่อการควบคุมเซอร์โวด้วยความช่วยเหลือของไมโครคอนโทรลเลอร์ ไม่จำเป็นต้องใช้ไดรเวอร์ภายนอก เพียงแค่ให้สัญญาณควบคุม เซอร์โวก็จะวางตำแหน่งในมุมที่กำหนด ความถี่ของสัญญาณควบคุมมักจะเป็น 50เฮิร์ต(เช่น คาบ 20 มิลลิวินาที) และระยะเวลาพัลส์จะระบุมุม
สำหรับ FutabaS3003ฉันพบการซิงโครไนซ์ต่อไปนี้ความสัมพันธ์ระหว่างความกว้างพัลส์และมุมการหมุนของเซอร์โวแสดงไว้ด้านล่าง โปรดทราบว่าเซอร์โวนี้สามารถหมุนได้ระหว่าง 0 ถึง 180 องศาเท่านั้น
- 0.388ms= 0 องศา
- 1.264ms= 90 องศา
- (ตำแหน่งที่เป็นกลาง) 2.14ms= 180 องศา
การควบคุมเซอร์โวมอเตอร์
คุณสามารถใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR พร้อมฟังก์ชัน PWM เพื่อควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ ด้วยวิธีนี้ PWM จะสร้างสัญญาณล็อคเซอร์โวโดยอัตโนมัติ และ CPU ของตัวควบคุมจะถูกปล่อยให้ทำงานอื่นเพื่อให้เข้าใจถึงวิธีกำหนดค่าและใช้ PWM คุณต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับตัวจับเวลาฮาร์ดแวร์และโมดูล PWM ใน AVR
ที่นี่เราจะใช้โมดูล AVR Timerซึ่งเป็นตัวจับเวลา 16 บิต และมีช่องสัญญาณ PWM จำนวน 2 ช่อง (A และ B)
ความถี่ของ CPU คือ 16 MHz ความถี่นี้เป็นความถี่สูงสุดที่ AVR ส่วนใหญ่สามารถใช้งานได้ เราจะใช้ตัวแบ่งความถี่ด้วย 64ดังนั้นตัวจับเวลาจะได้ 16MHz/64 =250khz (4 µs) ตั้งตัวจับเวลาไปที่โหมด 14
ฟังก์ชั่นจับเวลาในโหมด 14
- โหมด PWM ที่รวดเร็ว
- ต T ค่า OP = ICR1
ดังนั้นเราจึงตั้งค่า ICR1A = 4999 ซึ่งจะให้ระยะเวลา PWM 20ms (50 Hz) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโหมดเอาต์พุตถูกตั้งค่าเป็นการตั้งค่าที่ถูกต้อง COM1A1, COM1A0 (สำหรับช่องสัญญาณ PWM) และ COM1B1, COM1B0 (สำหรับช่องสัญญาณ PWM B)
COM1A1= 1 และ COM1A0 = 0 (แหล่งสัญญาณ PWM)
COM1B1= 1 และ COM1B0 = 0 (ช่องสัญญาณ PWM B)
ขณะนี้สามารถตั้งค่ารอบการทำงานได้โดยการตั้งค่ารีจิสเตอร์ OCR1A และ OCR1B รีจิสเตอร์ควบคุมช่วงเวลา PWM ทั้งสองนี้เนื่องจากคาบเวลาของตัวจับเวลาคือ 4µs(จำไว้ 16 MHz หารด้วย 64) เราสามารถคำนวณค่าที่จำเป็นในการหมุนเซอร์โวไปยังมุมที่ต้องการได้
§ มุมเซอร์โว 0 องศาต้องใช้ความกว้างพัลส์ 0.388ms (388uS) ดังนั้นค่า OCR1A = 388us/4us = 97
§ มุมเซอร์โว 90 องศาต้องใช้ความกว้างพัลส์ 1.264ms (1264uS) ดังนั้นค่า OCR1A = 1264us/4us = 316
§ มุมเซอร์โว 180 องศาต้องใช้ความกว้างพัลส์ 2.140ms (2140uS) ดังนั้นค่า OCR1A = 2140us/4us = 535
ดังนั้นเราจึงทำได้คำนวณมูลค่าOCR1A (หรือ OCR1B สำหรับเซอร์โวตัวที่สอง) สำหรับทุกมุม โปรดทราบว่าค่า OCR1x มีตั้งแต่ 97 ถึง 535 สำหรับมุมตั้งแต่ 0 ถึง 180 องศา
โปรแกรมควบคุมเครื่องยนต์
โปรแกรมสาธิตแสดงไว้ด้านล่าง ซึ่งแสดงวิธีใช้เซอร์โวมอเตอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR การทำงานของโปรแกรมนั้นง่ายมากเริ่มต้นด้วยการเริ่มต้นตัวจับเวลาและ PWM ที่จุดเริ่มต้นเซอร์โวได้รับการแก้ไขที่ 0 องศาจากนั้นย้ายไปที่ 90 องศาและหลังจากรอสักครู่ให้ย้ายไปที่ 135 องศา และในที่สุดก็เป็น 180 องศา กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำตราบใดที่ไดรฟ์เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ
พารามิเตอร์สำหรับการทำงานของโปรแกรมอย่างเหมาะสม.
- ต่ำ ฟิวส์= 0xFF และ ฟิวส์สูง= 0xC9
- ความถี่ = 16 เมกะเฮิรตซ์
- เซอร์โวมอเตอร์สแตมป์ ฟุตาบะ S3003.
- MCU คือไมโครคอนโทรลเลอร์ชิปตัวเดียว AtMega32 หรือ ATmega16
โครงการ
การใช้งาน:
ในบทนี้ เราจะดูหลักการออกแบบและการทำงานของเซอร์โว ลองดูภาพร่างง่ายๆ สองภาพสำหรับการควบคุมเซอร์โวไดรฟ์โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์บน Arduino นอกจากนี้เรายังจะได้เรียนรู้คำสั่งใหม่ในภาษาการเขียนโปรแกรม C++ − เซอร์โว.เขียน, เซอร์โวอ่าน, servo.แนบและเรียนรู้วิธีเชื่อมต่อไลบรารีในแบบร่างเพื่อควบคุมเซอร์โวและอุปกรณ์อื่นๆ ผ่าน Arduino
อุปกรณ์เซอร์โวมอเตอร์ (เซอร์โว)
เซอร์โวไดรฟ์ (เซอร์โวมอเตอร์) เป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบหุ่นยนต์และกลไกต่างๆ นี่คือนักแสดงที่แม่นยำซึ่งมีข้อเสนอแนะที่ช่วยให้คุณควบคุมการเคลื่อนไหวของกลไกได้อย่างแม่นยำ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อได้รับค่าของสัญญาณควบคุมที่อินพุต เซอร์โวมอเตอร์จะพยายามรักษาค่านี้ไว้ที่เอาต์พุตของแอคชูเอเตอร์
เซอร์โวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการจำลองการเคลื่อนไหวทางกลของหุ่นยนต์ เซอร์โวไดรฟ์ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ (ความเร็ว ตำแหน่ง ฯลฯ) ชุดควบคุมการขับเคลื่อนจากระบบกลไกและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กระปุกเกียร์ (เกียร์) ของอุปกรณ์ทำจากโลหะคาร์บอนหรือพลาสติก เกียร์เซอร์โวมอเตอร์พลาสติกไม่สามารถทนต่อน้ำหนักและการกระแทกที่หนักหน่วงได้
เซอร์โวมอเตอร์มีโพเทนชิออมิเตอร์ในตัวซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาเอาท์พุต ด้วยการหมุนเพลา เซอร์โวไดรฟ์จะเปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้าบนโพเทนชิออมิเตอร์ บอร์ดจะวิเคราะห์แรงดันไฟฟ้าของสัญญาณอินพุตและเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าบนโพเทนชิออมิเตอร์ โดยขึ้นอยู่กับความแตกต่างที่เกิดขึ้น มอเตอร์จะหมุนจนกว่าจะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตและโพเทนชิออมิเตอร์เท่ากัน
การควบคุมเซอร์โวโดยใช้การปรับความกว้างพัลส์
วิธีเชื่อมต่อเซอร์โวกับ Arduino
แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับเซอร์โวไดรฟ์กับ Arduino มักจะเป็นดังนี้: เชื่อมต่อสายสีดำเข้ากับ GND เชื่อมต่อสายสีแดงเข้ากับ 5V และสายสีส้ม/เหลืองเข้ากับพินอะนาล็อกด้วย PWM (การปรับความกว้างพัลส์) การควบคุมเซอร์โวไดรฟ์บน Arduino นั้นค่อนข้างง่าย แต่มุมการหมุนของเซอร์โวอยู่ที่ 180° และ 360° ซึ่งควรนำมาพิจารณาในวิทยาการหุ่นยนต์
สำหรับบทเรียนนี้ เราจะต้องมีรายละเอียดดังต่อไปนี้:
- บอร์ด Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
- กระดานขนมปัง;
- สายยูเอสบี;
- เซอร์โวไดรฟ์ 1 อัน;
- 1 โพเทนชิออมิเตอร์;
- สายไฟ "ชาย-ชาย" และ "ชาย-ชาย"
ในภาพร่างแรก เราจะดูวิธีการควบคุมเซอร์โวบน Arduino โดยใช้คำสั่ง myservo.write(0) เราจะใช้ไลบรารี่มาตรฐานของ Servo.h ด้วย เชื่อมต่อเซอร์โวเข้ากับบอร์ด Arduino ตามแผนภาพในรูปภาพด้านบนและอัปโหลดภาพร่างที่เสร็จแล้ว ในขั้นตอน void loop() เราจะตั้งค่าเซอร์โวให้เป็นมุมการหมุนที่ต้องการและเวลารอจนกระทั่งหมุนครั้งถัดไป
ร่างสำหรับเซอร์โวไดรฟ์บน Arduino
#รวมคำอธิบายสำหรับรหัส:
- ไลบรารี Servo.h มาตรฐานประกอบด้วยชุดคำสั่งเพิ่มเติมที่สามารถทำให้ร่างภาพง่ายขึ้นอย่างมาก
- ตัวแปรเซอร์โวจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนเมื่อเชื่อมต่อเซอร์โวหลายตัวกับ Arduino เรากำหนดให้แต่ละไดรฟ์มีชื่อที่แตกต่างกัน
- คำสั่ง servo1.attach(10) ผูกไดรฟ์เข้ากับเอาต์พุตอะนาล็อก 10
- ในโปรแกรมเราหมุนไดรฟ์ 0-90-180 องศาแล้วกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นเนื่องจากขั้นตอนของวงโมฆะจะถูกทำซ้ำแบบวนรอบ
การควบคุมเซอร์โวด้วยโพเทนชิออมิเตอร์
การเชื่อมต่อเซอร์โวและโพเทนชิออมิเตอร์กับ Arduino Uno
Arduino ช่วยให้คุณไม่เพียงแต่ควบคุม แต่ยังอ่านค่าที่อ่านได้จากเซอร์โวไดรฟ์อีกด้วย คำสั่ง myservo.read(0) อ่านมุมการหมุนปัจจุบันของเพลาเซอร์โว และเราจะเห็นมุมดังกล่าวได้บนมอนิเตอร์พอร์ต มาดูตัวอย่างที่ซับซ้อนมากขึ้นในการควบคุมเซอร์โวไดรฟ์ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์บน Arduino สร้างวงจรโพเทนชิออมิเตอร์และอัปโหลดภาพร่างการควบคุมเซอร์โว
ร่างเซอร์โวด้วยโพเทนชิออมิเตอร์
#รวมคำอธิบายสำหรับรหัส:
- คราวนี้เราตั้งชื่อเซอร์โวในแบบร่างเป็นเซอร์โว
- คำสั่ง servo.write(analogRead(A0)/4) ส่งค่าสำหรับเพลาขับเซอร์โว - เราแบ่งแรงดันไฟฟ้าผลลัพธ์จากโพเทนชิออมิเตอร์เป็นสี่และส่งค่านี้ไปยังเซอร์โวไดรฟ์
- คำสั่ง Serial.println (servo.read(10)) อ่านมุมเพลาเซอร์โวและส่งผ่านไปยังมอนิเตอร์พอร์ต
เซอร์โวมอเตอร์มักใช้ในโครงการ Arduino ต่างๆ เพื่อทำหน้าที่ต่างๆ เช่น โครงสร้างการกลึง การเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนของกลไก เนื่องจากเซอร์โวมอเตอร์พยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษามุมการหมุนที่กำหนด ให้เตรียมพร้อมสำหรับการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะมีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษในหุ่นยนต์อัตโนมัติที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้
มักจะอ่าน:
แม้ว่าระบบควบคุมอัตโนมัติจะเข้ามาในชีวิตประจำวันของเราแล้ว แต่ไม่ใช่ทุกคนที่รู้เกี่ยวกับเซอร์โวไดรฟ์ มันคืออะไร? เป็นระบบที่ใช้กระบวนการไดนามิกที่มีความแม่นยำสูง อุปกรณ์ประกอบด้วยมอเตอร์ เซ็นเซอร์ และชุดควบคุมที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าความเร็ว ตำแหน่ง และแรงบิดจะได้รับการประมวลผลตามที่ต้องการ
เซอร์โวไดรฟ์ประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์และตัวควบคุมต่างๆ แต่คำนี้มักใช้ในระบบอัตโนมัติเพื่ออ้างถึงไดรฟ์ไฟฟ้าที่มีการป้อนกลับตำแหน่งเชิงลบ พื้นฐานคือการปรับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าเมื่อมีการจ่ายสัญญาณควบคุม
เซอร์โวไดรฟ์ทำงานอย่างไร?
จะเข้าใจง่ายกว่าอะไรหากเราพิจารณาการออกแบบและการทำงานของอุปกรณ์ ชุดขับเคลื่อนเซอร์โวระบบเครื่องกลไฟฟ้าอยู่ในตัวเครื่องเดียว คุณลักษณะของมันคือการออกแบบ แรงดันไฟฟ้า ความถี่ และแรงบิด จากการอ่านเซ็นเซอร์ จะรับสัญญาณจากตัวควบคุมหรือไมโครวงจรเพื่อปรับการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์
อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดคือมอเตอร์กระแสตรง วงจรควบคุม และโพเทนชิออมิเตอร์ การออกแบบจัดให้มีกระปุกเกียร์เพื่อให้ได้ความเร็วการเคลื่อนที่ของเพลาส่งออกที่กำหนด
วงจรควบคุม
สามารถเชื่อมต่อเซอร์โวไดรฟ์ได้โดยใช้วงจรง่ายๆ ที่มีตัวจับเวลา NE555 ในโหมดเครื่องกำเนิดพัลส์
ตำแหน่งของเพลามอเตอร์ถูกกำหนดโดยความกว้างพัลส์ซึ่งกำหนดโดยตัวต้านทานผันแปร R1 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องจ่ายสัญญาณอย่างต่อเนื่อง เช่น ทุกๆ 20 มิลลิวินาที เมื่อได้รับคำสั่ง (การเคลื่อนย้ายมอเตอร์ตัวต้านทาน) เพลาเอาท์พุตของกระปุกเกียร์จะหมุนและตั้งค่าไว้ที่ตำแหน่งที่แน่นอน เมื่อสัมผัสกับอิทธิพลภายนอกมันจะต่อต้านและพยายามอยู่กับที่
การควบคุมทางกลของระบบทำความร้อน
เซอร์โวไดรฟ์ - มันคืออะไร? นี่เป็นที่เข้าใจกันดีจากการทำงานในระบบทำความร้อนใต้พื้นซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมการไหลของสารหล่อเย็น หากคุณทำสิ่งนี้ด้วยตนเอง คุณจะต้องเปิดวาล์วบนตัวสะสมอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากการไหลของน้ำร้อนที่จ่ายให้กับวงจรทำความร้อนนั้นแปรผัน
มีการใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อควบคุมระบบทำความร้อนใต้พื้นโดยอัตโนมัติ วิธีที่ง่ายที่สุดคือหัวระบายความร้อนที่ติดตั้งอยู่บนวาล์วควบคุม ประกอบด้วยปุ่มปรับแบบกลไก กลไกสปริง และเครื่องสูบลมที่เชื่อมต่อกับตัวดัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โทลูอีนภายในเครื่องสูบลมจะร้อนขึ้น ซึ่งจะขยายและกดบนก้านวาล์วและปิดลง การไหลของน้ำหล่อเย็นถูกปิดกั้นและเริ่มเย็นลงในวงจรทำความร้อน เมื่อระบายความร้อนถึงระดับที่กำหนดไว้ เครื่องสูบลมจะเปิดวาล์วอีกครั้ง และน้ำร้อนส่วนใหม่จะเข้าสู่ระบบ
มีการติดตั้งตัวควบคุมเชิงกลในวงจรทำความร้อนแต่ละวงจรและปรับด้วยตนเอง หลังจากนั้นอุณหภูมิจะคงที่โดยอัตโนมัติ
เซอร์โวไดรฟ์ไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อน
อุปกรณ์ขั้นสูงเพิ่มเติมคือเซอร์โวไดรฟ์ไฟฟ้าสำหรับทำความร้อนหรือทำความร้อนใต้พื้น รวมถึงระบบกลไกที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิอากาศภายในอาคาร
เซอร์โวไดรฟ์ทำความร้อนทำงานร่วมกับเทอร์โมสตัทซึ่งติดตั้งอยู่บนผนัง มีการติดตั้งก๊อกน้ำไฟฟ้าบนท่อจ่ายด้านหน้าท่อร่วมทำความร้อนบนพื้น จากนั้นทำการเชื่อมต่อโดยจ่ายไฟ 220 V และตั้งค่าโหมดที่ต้องการบนเทอร์โมสตัท ระบบมีเซ็นเซอร์สองตัว: ตัวหนึ่งอยู่บนพื้นและอีกตัวอยู่ในห้อง พวกเขาส่งคำสั่งไปยังเทอร์โมสตัท ซึ่งควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ที่เชื่อมต่อกับ faucet ความแม่นยำในการควบคุมจะสูงขึ้นหากคุณติดตั้งอุปกรณ์ไว้กลางแจ้ง เนื่องจากสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและส่งผลต่ออุณหภูมิภายในอาคาร
เซอร์โวมอเตอร์ควบคุมวาล์วสองหรือสามทาง ขั้นแรกจะเปลี่ยนอุณหภูมิของสารหล่อเย็นในระบบทำความร้อน วาล์วสามทางพร้อมเซอร์โวไดรฟ์จะรักษาอุณหภูมิให้คงที่ แต่จะเปลี่ยนการไหลของน้ำร้อนที่จ่ายให้กับวงจร ประกอบด้วย 2 อินพุตสำหรับของเหลวร้อน (ท่อจ่าย) และของเหลวเย็น (ส่งคืน) มีทางออกเพียงแห่งเดียวโดยจะมีการจ่ายส่วนผสมที่มีอุณหภูมิที่กำหนดผ่านเข้าไป วาล์วช่วยให้แน่ใจว่าการไหลผสมกัน จึงควบคุมการจ่ายความร้อนไปยังตัวสะสม หากทางเข้าทางใดทางหนึ่งเปิด อีกทางหนึ่งก็เริ่มปิด ในกรณีนี้ อัตราการไหลของเอาท์พุตจะยังคงที่
เซอร์โวฝากระโปรงหลัง
รถยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่จะผลิตด้วยระบบเปิดปิดฝากระโปรงหลังแบบอัตโนมัติ จำเป็นต้องมีการติดตั้งเซอร์โวไดรฟ์ ผู้ผลิตใช้ 2 วิธีในการจัดหาตัวเลือกดังกล่าวให้กับรถยนต์ ตัวเลือกที่เชื่อถือได้คือตัวขับเคลื่อนแบบนิวแมติก แต่มีราคาแพงกว่า ระบบควบคุมการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามีหลายวิธีให้เลือก:
- จากรีโมทคอนโทรล
- ปุ่มบนแผงประตูด้านคนขับ
- ที่จับบนฝากระโปรงหลัง
การเปิดด้วยตนเองอาจไม่สะดวกเสมอไป โดยเฉพาะในฤดูหนาวเมื่อตัวล็อคอาจแข็งตัว เซอร์โวไดรฟ์ท้ายรถถูกรวมเข้ากับตัวล็อค ซึ่งช่วยปกป้องรถเพิ่มเติมจากการเข้ามาโดยไม่ได้รับอนุญาต
อุปกรณ์ดังกล่าวใช้กับรถยนต์ต่างประเทศ แต่สามารถติดตั้งกับรุ่นในประเทศได้หากต้องการ ควรใช้ไดรฟ์ที่มีมอเตอร์ไฟฟ้า
นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่มีแผ่นแม่เหล็ก แต่มีความซับซ้อนกว่าและใช้งานน้อยกว่า
ที่ถูกที่สุดคือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อการเปิดเท่านั้น คุณสามารถเลือกระบบขับเคลื่อนลำตัวที่ประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมกลไกเฉื่อยที่จะปิดเมื่อมีสิ่งกีดขวางการเคลื่อนไหวเกิดขึ้น โมเดลราคาแพงประกอบด้วยอุปกรณ์สำหรับยกและลดฝากลไกการล็อคที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นตัวควบคุมและเซ็นเซอร์
การติดตั้งและการปรับเซอร์โวมอเตอร์ฝากระโปรงหลังเสร็จสิ้นที่โรงงาน แต่สามารถติดตั้งอุปกรณ์ง่ายๆ ได้ด้วยตัวเอง
ลักษณะของเซอร์โวไดรฟ์
อุปกรณ์มีให้เลือกทั้งแบบอะนาล็อกและดิจิทัล ไดรฟ์มีลักษณะไม่แตกต่างกัน แต่ความแตกต่างระหว่างไดรฟ์เหล่านี้มีความสำคัญ อย่างหลังมีการประมวลผลคำสั่งที่แม่นยำยิ่งขึ้นเนื่องจากการควบคุมดำเนินการโดยไมโครโปรเซสเซอร์ โปรแกรมถูกเขียนและป้อนสำหรับเซอร์โว อุปกรณ์อะนาล็อกทำงานจากสัญญาณจากไมโครวงจร ข้อดีของมันคืออุปกรณ์ที่เรียบง่ายและราคาที่ต่ำกว่า
พารามิเตอร์หลักสำหรับการเลือกมีดังต่อไปนี้:
- โภชนาการ. แรงดันไฟฟ้าจ่ายผ่านสายไฟสามเส้น สีขาวส่งแรงกระตุ้น สีแดงส่งแรงดันไฟฟ้าขณะทำงาน สีดำหรือสีน้ำตาลเป็นกลาง
- ขนาด: อุปกรณ์ขนาดใหญ่ มาตรฐาน และไมโคร
- ความเร็ว. กำหนดระยะเวลาที่เพลาจะหมุนผ่านมุม 60 0 อุปกรณ์ราคาถูกมีความเร็ว 0.22 วินาที หากต้องการความเร็วสูงก็จะอยู่ที่ 0.06 วินาที
- ขนาดของช่วงเวลา พารามิเตอร์มีความสำคัญ เนื่องจากแรงบิดต่ำทำให้การควบคุมทำได้ยากขึ้น
จะควบคุมเซอร์โวดิจิตอลได้อย่างไร?
ไดรฟ์เชื่อมต่อกับตัวควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่ง Arduino เป็นที่รู้จักกันดี การเชื่อมต่อกับบอร์ดนั้นทำด้วยสายไฟสามเส้น แรงดันไฟฟ้าสองตัวและแรงดันไฟฟ้าที่สามมีสัญญาณควบคุม
คำแนะนำสำหรับเซอร์โวไดรฟ์ที่ควบคุมแบบดิจิทัลจัดให้มีไว้ในตัวควบคุมของโปรแกรมง่าย ๆ ที่ให้คุณอ่านการอ่านจากโพเทนชิออมิเตอร์และแปลงเป็นตัวเลข จากนั้นจะถูกแปลงเป็นคำสั่งส่งกำลังเพื่อหมุนเพลาเซอร์โวไปยังตำแหน่งที่ระบุ โปรแกรมถูกเขียนลงดิสก์แล้วโอนไปยังคอนโทรลเลอร์
บทสรุป
เราพิจารณาเซอร์โวไดรฟ์ให้ละเอียดยิ่งขึ้น สิ่งนี้จะชัดเจนเมื่อจำเป็นต้องมีระบบอัตโนมัติของกระบวนการต่างๆ โดยจำเป็นต้องหมุนและยึดเพลามอเตอร์ไฟฟ้าในตำแหน่งที่กำหนด อุปกรณ์มีจำหน่ายในเวอร์ชันอะนาล็อกและดิจิทัล อย่างหลังพบการใช้งานที่กว้างขึ้นเนื่องจากมีความละเอียดในระดับสูง กำลังสูง และความแม่นยำของตำแหน่ง
อุปกรณ์ไฮเทคสมัยใหม่เกี่ยวข้องกับการใช้องค์ประกอบการออกแบบที่ให้การเคลื่อนไหวแบบไดนามิกคงที่พร้อมการควบคุมมุมการหมุนของเพลาอย่างต่อเนื่องตลอดจนความสามารถในการควบคุมความเร็วในอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า ปัญหาประเภทนี้ทั้งหมดสามารถแก้ไขได้โดยใช้เซอร์โวมอเตอร์ เป็นระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพภายในช่วงที่ต้องการ การใช้อุปกรณ์ประเภทนี้ทำให้สามารถใช้กระบวนการทำซ้ำเป็นระยะที่มีความถี่สูงได้ เซอร์โวมอเตอร์เป็นตัวเลือกที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับไดรฟ์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมเครื่องกลและอุตสาหกรรมอื่นๆ อุปกรณ์ดังกล่าวผสมผสานประสิทธิภาพการทำงานสูงและระดับเสียงต่ำ
การออกแบบเซอร์โวมอเตอร์
การออกแบบเซอร์โวมอเตอร์ต้องมีองค์ประกอบดังต่อไปนี้:
- โรเตอร์;
- สเตเตอร์;
- ส่วนประกอบที่มีไว้สำหรับสวิตช์ (ปลั๊กหรือกล่องขั้วต่อ)
- เซ็นเซอร์ป้อนกลับ (ตัวเข้ารหัส);
- หน่วยควบคุม ตรวจติดตาม และแก้ไข
- ระบบเปิดและปิด
- ตัวเรือน (ในเครื่องยนต์แบบเคส)
ความแตกต่างในการออกแบบหลักระหว่างอุปกรณ์ที่พิจารณากับมอเตอร์ DC และ AC ทั่วไปที่มีหรือไม่มีแปรงคือความสามารถในการควบคุมโดยการเปลี่ยนความเร็วของโรเตอร์ แรงบิด และตำแหน่ง
สามารถเปิดปิดเครื่องยนต์ได้โดยใช้ระบบ เครื่องกล(ตัวต้านทาน โพเทนชิโอมิเตอร์ ฯลฯ) หรือ อิเล็กทรอนิกส์(ไมโครโปรเซสเซอร์) ชนิด ขึ้นอยู่กับหลักการของการเปรียบเทียบข้อมูลเซ็นเซอร์ป้อนกลับและค่าที่ตั้งไว้กับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายผ่านรีเลย์ไปยังอุปกรณ์ การออกแบบที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงมากขึ้นยังคำนึงถึงความเฉื่อยของโรเตอร์ด้วย ส่งผลให้การเร่งความเร็วและการเบรกเป็นไปอย่างราบรื่น
ตามแนวคิดแล้ว เซอร์โวมอเตอร์ทั้งหมดสามารถจัดเป็นแอคทูเอเตอร์กำลังสูงสำหรับระบบกำหนดตำแหน่ง เครื่องจักร และอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ งานหลักของเซอร์โวมอเตอร์คือการวางตำแหน่งแอคชูเอเตอร์ให้ตรงกับจุดที่ต้องการในอวกาศ
หลักการทำงาน
ลักษณะหลักของการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์คือเงื่อนไขการทำงานภายในระบบ รหัสจีนั่นคือคำสั่งควบคุมที่มีอยู่ในโปรแกรมพิเศษ หากเราพิจารณาปัญหานี้โดยใช้ตัวอย่าง ซีเอ็นซีจากนั้นเซอร์โวมอเตอร์จะทำงานโดยโต้ตอบกับคอนเวอร์เตอร์ที่เปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้าบนกระดองหรือบนขดลวดที่น่าตื่นเต้นของมอเตอร์ โดยขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าอินพุต โดยทั่วไปแล้ว ระบบทั้งหมดจะถูกควบคุมโดยใช้แร็ค CNC เมื่อได้รับคำสั่งจากชั้นวางให้เคลื่อนที่เป็นระยะทางหนึ่งตามแกนพิกัด X แรงดันไฟฟ้าขนาดหนึ่งจะถูกสร้างขึ้นในหน่วยย่อยตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อกของชั้นวาง ซึ่งจะถูกส่งไปจ่ายไฟให้กับไดรฟ์ที่ระบุ ประสานงาน ในเซอร์โวมอเตอร์ การหมุนของลีดสกรูจะเริ่มต้นขึ้น โดยที่ตัวเข้ารหัสและส่วนบริหารของเครื่องเชื่อมต่อกัน ในตอนแรก แรงกระตุ้นจะถูกสร้างขึ้นโดยนับโดยขาตั้ง โปรแกรมระบุว่าสัญญาณจำนวนหนึ่งจากตัวเข้ารหัสสอดคล้องกับระยะห่างที่แน่นอนของการเคลื่อนที่ของแอคชูเอเตอร์ เมื่อได้รับพัลส์ตามจำนวนที่ต้องการ ตัวแปลงอนาล็อกจะสร้างค่าแรงดันเอาต์พุตเป็นศูนย์ และเซอร์โวมอเตอร์จะหยุดทำงาน ในกรณีที่มีการเคลื่อนตัวภายใต้อิทธิพลภายนอกขององค์ประกอบการทำงานของเครื่องจักร พัลส์จะถูกสร้างขึ้นบนตัวเข้ารหัส ซึ่งคำนวณโดยแร็ค แรงดันไฟฟ้าที่ไม่ตรงกันจะถูกนำไปใช้กับไดรฟ์ และกระดองมอเตอร์จะถูกหมุนจนกระทั่งค่าที่ไม่ตรงกันเป็นศูนย์ ได้รับ ส่งผลให้องค์ประกอบการทำงานของเครื่องจักรถูกยึดในตำแหน่งที่กำหนดอย่างแม่นยำ
ประเภทของเซอร์โวมอเตอร์
เช่นเดียวกับอุปกรณ์อื่นๆ เซอร์โวมอเตอร์มีให้เลือกหลายแบบ ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้คือ:
- นักสะสม;
- ไร้นักสะสม
อุปกรณ์สามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ เซอร์โวมอเตอร์กระแสสลับมีราคาค่อนข้างถูก ผลิตภัณฑ์ยังมีวางจำหน่ายในตลาดในเวอร์ชันอะซิงโครนัสและซิงโครนัส ในรุ่นซิงโครนัสในระหว่างการทำงานของผลิตภัณฑ์การเคลื่อนที่ของสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นพร้อมกับการหมุนของโรเตอร์ดังนั้นทิศทางที่สัมพันธ์กับสเตเตอร์จึงเกิดขึ้นพร้อมกัน อุปกรณ์อะซิงโครนัสถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของกระแสไฟจ่าย (เปลี่ยนความถี่โดยใช้อินเวอร์เตอร์) เซอร์โวมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสตรงจะมีเครื่องหมายย่อว่า DC ในกรณีส่วนใหญ่ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ใช้ในอุปกรณ์ที่มีไว้สำหรับการใช้งานต่อเนื่องเนื่องจากมีความเสถียรมากกว่าระหว่างการใช้งาน
ข้อมูลจำเพาะของเซอร์โวมอเตอร์
ลักษณะการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสและอะซิงโครนัสค่อนข้างแตกต่างกัน
เซอร์โวมอเตอร์แบบซิงโครนัส | เซอร์โวมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส |
มีไดนามิกในการทำงานสูง (ความเร็วของการเปลี่ยนจากสถานะคงที่ไปเป็นสถานะไดนามิก) | พวกเขามีความไดนามิกปานกลางและสูงในที่ทำงาน |
ในช่วงที่มีช่วงเวลาสูง โหลดแรงเฉื่อยจะถูกควบคุมอย่างดีปานกลาง | ที่แรงบิดสูงสุดของโหลดเฉื่อย พวกมันจะถูกปรับอย่างดี |
สามารถทนต่อการโอเวอร์โหลดสูงได้ (สูงสุด 6 Mn ขึ้นอยู่กับประเภทของยูนิต) | ความสามารถในการโอเวอร์โหลดใกล้จะถึงสามเท่าของค่า |
มีขีดจำกัดสูงของภาระความร้อนที่อนุญาตเมื่อทำงานเป็นเวลานานตลอดช่วงความเร็วการหมุนของเพลาทั้งหมด | มอเตอร์สามารถทนต่อภาระความร้อนสูงได้ ซึ่งระดับจะขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของเพลา |
การระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการพาความร้อน เช่นเดียวกับการใช้แผงระบายความร้อนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษหรือโดยการแผ่รังสีความร้อน | การระบายความร้อนของชิ้นส่วนกลไกทำได้โดยใช้ใบพัดที่วางอยู่บนเพลาหรือโดยวิธีบังคับ |
การควบคุมความเร็วเพลาคุณภาพสูง | ความเร็วของเพลาถูกควบคุมด้วยคุณภาพในระดับสูง |
สามารถใช้งานได้ยาวนานด้วยแรงบิดเริ่มต้นที่ความเร็วต่ำ | โหลดความร้อนสูงทำให้การทำงานระยะยาวที่ความเร็วต่ำเป็นไปไม่ได้หากไม่มีการระบายความร้อน |
ตัวแปลง (ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะ) ช่วยให้คุณควบคุมความเร็วในการหมุนในช่วง 1 ถึง 5,000 และมากกว่านั้น | ความเร็วในการหมุนถูกควบคุมโดยคอนเวอร์เตอร์ที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 5,000 ขึ้นไป |
ที่ความเร็วต่ำจะสังเกตการเต้นเป็นจังหวะของแรงบิด | ในระหว่างการทำงาน แทบไม่มีจังหวะของแรงบิด |
พื้นที่ใช้งานของเซอร์โวมอเตอร์
เนื่องจากไดนามิกสูง ความแม่นยำในการวางตำแหน่งที่ดีเยี่ยม และความต้านทานต่อโหลดเกินของเซอร์โวมอเตอร์ จึงถูกนำมาใช้ในกิจกรรมต่างๆ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะ ในการผลิตอุปกรณ์ม้วน เครื่องอัดรีด กลไกสำหรับการฉีดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติก อุปกรณ์สำหรับการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ ในอุตสาหกรรมอาหารและในกระบวนการผลิตเครื่องดื่ม อุปกรณ์เหล่านี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องจักร CNC อุปกรณ์ปั๊มและปั๊ม สายการผลิตรถยนต์ ฯลฯ ทิศทางหลักการใช้งานของเซอร์โวมอเตอร์ ได้แก่ ฟีดไดรฟ์และเครื่องมือกลกำหนดตำแหน่ง ระบบควบคุมโปรแกรมดิจิทัล.
การเชื่อมต่อเซอร์โว
เมื่อเชื่อมต่อเซอร์โวมอเตอร์ ก่อนอื่นคุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายไฟเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง เซอร์โวมอเตอร์มีสายไฟสองกลุ่ม กำลังไฟ (จ่าย) และสายไฟจากตัวเข้ารหัส ในชุดมีสายไฟ 3 เส้น โดยเชื่อมต่อกับไดรเวอร์ สายจากตัวเข้ารหัสเชื่อมต่อกับพอร์ต COM ของไดรเวอร์ ประเภทอาหารและปริมาณขึ้นอยู่กับประเภทผลิตภัณฑ์
เซอร์โวขนาดเล็กส่วนใหญ่จะมีสายไฟ 3 เส้น 1 สายเป็นเรื่องธรรมดา 1 สายเป็นบวกและ 3 สายเป็นสัญญาณจากเซ็นเซอร์ความเร็ว วงจรจ่ายไฟนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับเซอร์โวความเร็วต่ำและพลังงานต่ำที่มีกระปุกเกียร์ในการออกแบบ
ขอแนะนำให้ใช้ตัวนำบิดเกลียวที่มีฉนวนหุ้มเพื่อส่งสัญญาณควบคุม เพื่อขจัดโอกาสที่จะเกิดการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่จำเป็นต้องวางสายไฟและสายควบคุมไว้ติดกัน ควรอยู่ห่างจากอย่างน้อยสามสิบเซนติเมตร
ข้อดีและข้อเสียของเซอร์โวมอเตอร์
เซอร์โวมอเตอร์ทำงานเงียบและราบรื่น ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เชื่อถือได้และปราศจากปัญหา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างแอคชูเอเตอร์ที่สำคัญ ความเร็วสูงและความแม่นยำของการเคลื่อนไหวสามารถมั่นใจได้ที่ความเร็วต่ำ ผู้ใช้สามารถเลือกเอ็นจิ้นดังกล่าวได้ขึ้นอยู่กับงานที่กำลังจะได้รับการแก้ไข ข้อเสียรวมถึงต้นทุนที่สูงของโมดูลตลอดจนความซับซ้อนของการกำหนดค่า การผลิตเซอร์โวมอเตอร์ต้องใช้อุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีเทคโนโลยีสูง
ดังนั้น ผู้บริโภคจึงสามารถซื้อเซอร์โวมอเตอร์ที่เหมาะสมกับเงื่อนไขของการทำงานที่กำลังจะเกิดขึ้นได้ดีที่สุด โดยสร้างแอคชูเอเตอร์ที่มีความน่าเชื่อถือและใช้งานได้สูง