Како повезати серво моторе са Ардуином

У овом посту ћемо научити шта је серво мотор, како функционише, како да се повеже са микроконтролером и по чему је овај мотор посебан од осталих мотора.

Као ентузијасти електронике, наишли бисмо на много врста мотора, овде ћемо погледати посебну врсту мотора која се назива серво мотор.

Шта је серво мотор?

Серво мотор или једноставно серво мотор је посебна врста мотора која је дизајнирана за прецизну контролу положаја, убрзања и брзине. За разлику од свих осталих типова мотора, серво мотор може да ротира двосмерно само за 180 степени. Има механичке зупчанике и чеп који ограничавају кутни обрт сервоа.

Типични серво мотор:

Серво мотори се користе у роботици, ЦЦТВ камерама, РЦ аутомобилима, чамцима, играчким авионима итд. Серво уређаји се користе тамо где нам није потребно да настављамо ротационо кретање, али закључавамо се у одређеном положају или померамо неки терет контролисаном брзином унутар покретне угаоне границе.

Серво нису једноставно мотори попут осталих типова, већ су то модули који комбинују уобичајени ДЦ / АЦ мотор, групу зупчаника, управљачку електронику и систем повратне спреге. Погледајмо детаљно сваку поменуту фазу.

ДЦ / АЦ мотор који се користи на серво модулу може бити мотор без четкица или четкица, на већини хоби серво мотора користи се једносмерни мотор, а наизменични мотори се користе у индустријским применама. Мотор даје ротациони улаз серво-у. Мотор се окреће за неколико стотина о / мин унутар серво-а, а излазна ротација је око 50 или више пута мања од његовог обртаја.

Следећа фаза је склоп зупчаника који контролише угаону ротацију и брзину серво-погона. Зупчаници могу бити израђени од пластике или метала, зависно од тога колико је гломазан терет. Генерално једносмерни мотори раде на високим обртајима и малим обртним моментом, зупчасти склоп ће претворити вишак обртаја у обртни момент. Тако мали мотор може поднети огроман терет.

Следећа фаза је управљачка електроника која се састоји од МОСФЕТ-ова и ИЦ-а за контролу ротације мотора. Систем повратних информација је увек присутан у серво моторима за праћење тренутног положаја актуатора.

У серво системима је углавном повратна компонента потенциометар, који је директно повезан са ротирајућим актуатором. Потенциометар делује као делитељ напона који се напаја на управљачку електронику. Ова повратна информација помаже управљању електроником да одреди количину снаге која се даје мотору.

Серво мотор у фиксном положају нерадо ће се померити из свог тренутног положаја ако било која спољна сила покуша да омета. Систем повратних информација надгледа тренутни положај и напаја мотор против спољних сметњи.

Горњи сценарио је исти када серво покреће свој погон. Контролни систем ће компензовати спољну силу и кретати се утврђеном брзином.

До сада знате прилично мало о серво мотору и његовом механизму функционисања. Погледајмо како управљати серво моторима помоћу микроконтролера.

Серво мотори имају 3 терминала за разлику од осталих мотора који имају 2 терминала, два за напајање (5В номинално) и један за управљачки сигнал. Жице су обојене ради лакше идентификације терминала.

Контролни сигнали серво сервера су ПВМ на фреквенцији 50Хз. Ширина импулса сигнала одређује положај руке покретача. Типични хоби серво мотор ради од 1 до 2 милисекунде ширине импулса.

Применом 1 мс контролног сигнала ширине импулса погон ће остати у положају од 0 степени. Применом 2 мс контролног сигнала ширине импулса погон ће бити у положају 180 степени. Примена сигнала између 1-2 мс задржаће актуатор у углу од 0-180 степени. Ово се може боље разумети на слици испод.

До сада бисте већ разумели како се серво управља пулсно модулацијом ширине (ПВМ).

Сада научимо како повезати серво мотор са Ардуином.

Шема кола:

Ожичење је једноставно и само по себи разумљиво. Ако користите гломазан серво мотор, потребно вам је спољно напајање. Ако покушате да се напајате из ардуино напајања, на крају ћете преоптеретити УСБ порт на рачунару.

Ако имате сличан серво који је приказан на почетку чланка, можете га напајати из ардуино 5В напајања, такође приказаног у ауторском прототипу.

Ауторски прототип:

Ардуину је потребна серво библиотека за руковање њиме, олакшао нам је задатак и већ је у Ардуино ИДЕ-у.

Програм:

//--------Program developed by R.Girish--------//
#include
Servo motor
int pos = 0
int t=10
void setup()
{
motor.attach(7)
}
void loop()
{
A:
pos=pos+1
motor.write(pos)
delay(t)
if(pos==180) { goto B}
goto A
B:
pos=pos-1
motor.write(pos)
delay(t)
if(pos==0) { goto A}
goto B
}
//--------Program developed by R.Girish--------//

Горњи програм ће активирати погон за 0 до 180 степени удесно и 180 за 0 степени улево и циклус се понавља. Ово је једноставан програм за тестирање серво сервера који ће вам можда требати да напишете сопствени код за ваше прилагођене апликације.