Сервопривод с обратной связью: – . . . KEB F5-Multi. Control Techniques Unidrive SP. . Mecapion.

ILUШA vs Dynamixel. Выбор сервопривода с обратной связью / Хабр

Сервопривод отечественного производства Илюша.

Мы разрабатываем робот для сбора мячей для гольфа. Для открытия люка сброса мячей нам требуется сервопривод. Мы опробовали огромное количество и сегодня хотим рассказать Вам об очень интересном аналоге Dynamixel который более, чем в два раза дешевле.

Современный модельный сервопривод сегодня представляет законченное устройство в едином корпусе (мотор вместе с редуктором и платой управления). Самым распространенным способом управления модельными сервами является протокол PWM, положение серводвигателя определяется шириной импульса, наличие импульсов служит сигналом включения. Данный подход позволяет максимально упростить электронику, однако не лишен и проблем.

Во-первых, отсутствует обратная связь, а также есть проблемы подключения к PC подобным платформам (обычно требуется Arduino или другой микроконтроллер как прослойка). Во-вторых, из-за особенностей протокола точность позиционирования редко превышает 1\256 на диапазон работы сервопривода (270 или 180 градусов). В-третьих, нельзя детектировать поломку механики и перегрев. Все эти проблемы приводят к тому, что такие сервоприводы нельзя использовать в задачах, где требуется согласованно управлять большим количеством степеней с высокой точностью.

Для решения данных проблем нужно использовать общую шину данных. Популярным законченным решением является всем известные сервомоторы компании Dynamixel. Протокол совместим с обычным uart (требуется простая схема согласования). Может быть подключен к любому вычислителю, имеющему данный порт (Ардуино, Raspberry, пк). Данный подход позволяет синхронизировать движения сервоприводов, получать обратную связь, осуществлять контроль работоспособности (наличие ошибок, температуры), настраивать PID регулятор. Также упрощается проводка, теперь можно собирать сервоприводы последовательно. У производителя имеется большой модельный ряд на любой вкус и цвет. Однако цена остается сильно выше обычных сервоприводов с управлением по PWM.

И тут нам в руки попал сервопривод отечественного производства Илюша полностью совместимый с протоколом Dynamixel protocol v1. Нам стало интересно что это за зверь и что он может. Решили протестировать его и что из этого вышло расскажем ниже.

Основные параметры

Напряжение питания 6-15в
Максимальный момент 60кг*см
Разрешение энкодера 16384 попугая на 360 градусов
Защита от перегрева
Защита по току

Для начала измерим измерим скорость вращения без нагрузки для ряда напряжений
6, 10, 12, 14, 15 В

А теперь измерим максимальный момент, при тех же значениях напряжения:

Время перехода для перемещения на 60 градусов.

А теперь самое неприятное — люфт в редукторе.

Из этого можем сделать вывод, что люфт ~0.5 градусов:

Характеристики подходят для наших целей, учитывая цену более чем в два раза ниже мы решили использовать именно эти сервоприводы в нашем устройстве.

Сервопривод с обратной связью

Сервопривод – это привод, предназначенный для осуществления контроля (угол поворота вала, скорость вращения/движения и так далее) над различными объектами, находящимися в постоянном движении. Контроль производится в зависимости от заданных ему параметров извне.

Рисунок 1. Сервопривод

Данный механизм получил достаточно широкое применение в различных промышленных сферах. Например, чаще всего его можно увидеть в конструкциях станков/машин для создания таких материалов/предметов и их обработки как:

• Упаковки и бумага;
• Листовой металл;
• Обработка материалов;
• Транспортное оборудование;
• Стройматериалы.

Также они могут использоваться в управляющих элементах механических систем (заслонка/задвижка, багажник автомобиля и тому подобные механизмы). Сервопривод очень полезен, так как позволяет поддерживать необходимый вам параметр.

Устройство

Рисунок 2. Устройство сервопривода

Сервопривод включает в свой состав такие элементы как:

• Приводной механизм – к примеру, это может быть электромотор. Благодаря ему становится возможным управление скоростью нужного диапазона в определённый временной момент;
• Датчики – осуществляют контроль над необходимыми параметрами. Могут быть предназначены для отслеживания положения, усилия, поворота угла или скорости вращения объекта;
• Блок управления – немало важный элемент, так как именно благодаря ему происходит поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме;
• Блок питания – питает данный механизм.

Интересно, что самый простой управляющий блок чаще всего создаётся с использованием схемы сравнений значений на датчике и необходимых значений при подаче напряжения определённой полярности на привод.

Сервоприводы могут быть произведены в самых различных комплектациях. Эти устройства разделяют по принципу движения:

Вращательное

Представлено двумя вариациями: синхронной и асинхронной. Синхронный вариант помогает задать высокоточные параметры скорости вращения, углов поворота и ускорения. По сравнению с асинхронным скорость набирают быстрее, поэтому и стоят больше;

Асинхронный привод отличается способностью поддержания с большой точностью необходимой скорости даже в условиях низких оборотов.

Линейное

Также делится на два варианта: плоские и круглые. Двигатели данного типа развивают достаточно высокое ускорение (70 метров в секунду).

Ещё их выделяют по способу действия:

• Электромеханические механизмы – формирование движений происходит за счёт электродвигателя с редуктором;
• Электрогидромеханические – у них любое движение создаётся с участием системы поршня-цилиндра. В сравнении с электромеханическим приводом они обладают отличительно высоким быстродействием.

Параметры

Абсолютно любой сервопривод классифицируется по следующим параметрам:

Поворотная скорость представляет собой конкретный временной промежуток, необходимый для изменения позиции вала и зависима от определённого напряжения.

Поворотный угол выходного вала. Обычно этот параметр равен 180, 360.

Крутящий момент является самым важным параметром работы механизма и регулируется в зависимости от напряжения.

Управление сервопривода зависит от его типа – цифровой он или аналоговый.

Питание. Чаще всего в моделях используют напряжение, варьирующееся от 4.8 до 7.2 вольт.

Материал. Для изготовления редуктора могут использовать различные материалы. Для шестерней используют металл, карбон, пластик. Металл отличается большой устойчивостью в условиях динамических нагрузок, но не долговечен. Пластик долговечен, но не устойчив в динамических нагрузках.

Размер. По этому параметру приводы делят на микро-, стандартные и большие (существуют и другие размеры, но эти самые распространенные).

Принцип работы сервопривода

Рисунок 3. Принцип работы сервопривода

Движение редукторного выходного вала, который связан сервоприводом с шестернями, происходит за счёт работы электродвигателя. Для регулирования оборотов предназначен редуктор. Для управления необходимыми механизмами вал соединяется непосредственно с ними.

Его положение контролирует специальный датчик (на них основано всё устройство), который преобразует угол поворота в электро-сигналы. Такой датчик носит название энкодера. Во время поворота бегунка сопротивление энкодера изменяется. Это изменение пропорционально зависимо от угла поворота датчика. Благодаря этому принципу работы механизм можно зафиксировать в нужной позиции.

Для поддержания отрицательной обратной связи используется электронная плата, которая обрабатывает сигналы, приходящие от энкодера. Она сравнивает параметры и определяет запускать или остановить электродвигатель.

Управление

Для того чтобы серводвигатель мог функционировать в нём используют специальную систему, основанную на G-кодах. Упомянутые коды представлены набором управляющих команд, которые заложены в программе.

Например, в системе ЧПУ сервопривод контактирует с инверторами, способными изменять напряжение, которое соответствует входному, в обмотке электромотора.

Вся система серводвигателя управляется/контролируется блоком управления, из которого поступают различные команды, например, передвижения по оси Х или У. После подачи команды в инверторе создаётся определённое напряжение, питающее привод. Затем серводвигатель начинает своё круговое движение, связанное с главным исполнительным элементом механизма и энкодером.

Энкодер создаёт множество импульсов, которые подсчитываются блоком, осуществляемыми управление устройством. Для каждой позиции исполнительного элемента в программе установлено определённое количество импульсов. Так под их влиянием либо подаётся напряжение на моторчик, либо прекращается.

Преимущества и недостатки

Приятной особенностью сервоприводов является их достаточно малый размер и вес, что позволяет устанавливать их в различные конструкции с лёгкостью. Также они отличаются своей почти полностью бесшумной работой, что очень важно при использовании данных устройств на определённых участках. Любой сервопривод можно настроить персонально под свои конкретные задачи.

Благодаря сервоприводу можно осуществлять управление с отличительной большой точностью и стабильностью.

Из недостатков выделяется только сложность в их настройке и стоимости.

Подключение

Рисунок 4. Подключение сервопривода к системе Arduino

Подключение сервопривода осуществляется за счёт проводников в количестве трёх штук. Два проводника используются для подачи питания на электромотор, а оставшийся необходим для передачи сигналов от блока управления, которые приводят вал в нужную позицию.

Стоит отметить, что для того чтобы снизить вероятность огромных динамических нагрузок, которым может подвергаться электромотор, необходимо осуществлять как плавный разгон мотора, так и его торможение. Для этой цели создаются и используются более высокие по сложности микроконтроллеры, которые обеспечивают высокую точность в контроле и управлении положением рабочей детали.

Шаговый сервопривод

В конструкциях современного оборудования, создаваемого на базе высоких технологий, постоянно развиваются и совершенствуются различные автоматические процессы. Среди них широкое распространение получил сервопривод, устанавливаемый с целью совершения отдельными элементами и деталями постоянных динамических движений. Эти устройства обеспечивают постоянный контроль над углами поворота вала, устанавливают нужную скорость в приборах электромеханического типа.

Составной частью этих систем являются серводвигатели, которые дают возможность управлять скоростями в нужном диапазоне в установленный промежуток времени. Таким образом, все процессы и движения могут периодически повторяться, а частота этих повторов закладывается в системе управления.

Устройство сервопривода

Основные детали, из которых состоит типовой серводвигатель – ротор и статор. Для коммутации применяются специальные комплектующие в виде штекеров и клеммных коробок. Управление, контроль и коррекция процессов осуществляется с помощью отдельного управляющего узла. Для включения и выключения сервопривода используется отдельная система. Все детали, помещаются в общем корпусе.

Практически во всех сервоприводах имеется датчик, работающий и отслеживающий определенные параметры, такие как положение, усилие или скорость вращения. С помощью управляющего блока поддерживается автоматический режим необходимых параметров при работе устройства. Выбор того или иного параметра происходит в зависимости от сигналов, поступающих от датчика в установленные промежутки времени.

Разница между сервоприводом и обычным электродвигателем заключается в возможности установки вала в точно заданное положение, измеряемое в градусах. Установленное положение, так же, как и другие параметры, поддерживаются блоком управления.

Их принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в механическую, с помощью электродвигателя. В качестве привода используется редуктор, позволяющий снизить скорость вращения до требуемого значения. В состав данного устройства входят валы с шестернями, преобразующими и передающими крутящий момент.

Как работает сервопривод

Вращение выходного вала редуктора, связанного шестернями с сервоприводом, осуществляется путем запуска и остановки электродвигателя. Сам редуктор необходим для регулировки числа оборотов. Выходной вал может быть соединен с механизмами или устройствами, которыми необходимо управлять. Положение вала контролируется с помощью датчика обратной связи, способного преобразовывать угол поворота в электрические сигналы и на котором построен принцип работы всего устройства.

Этот датчик известен также, под названием энкодера или потенциометра. При повороте бегунка, его сопротивление будет изменяться. Изменения сопротивления находится в прямой пропорциональной зависимости с углом поворота энкодера. Данный принцип работы позволяет устанавливать и фиксировать механизмы в определенном положении.

Дополнительно каждый серводвигатель имеет электронную плату, обрабатывающую внешние сигналы, поступающие от потенциометра. Далее выполняется сравнение параметров, по результатам которого производится запуск или остановка электродвигателя. Следовательно, с помощью электронной платы поддерживается отрицательная обратная связь.

Подключить серводвигатель можно с помощью трех проводников. По двум из них подается питание к электродвигателю, а третий служит для прохождения сигналов управления, приводящих вал в определенное положение.

Предотвратить чрезмерные динамические нагрузки на электродвигатель возможно с помощью плавного разгона или такого же плавного торможения. Для этого применяются более сложные микроконтроллеры, обеспечивающие более точный контроль и управление позицией рабочего элемента. В качестве примера можно привести жесткий диск компьютера, в котором головки устанавливаются в нужную позицию с помощью точного привода.

Управление серводвигателем

Основное условие, чтобы серводвигатель мог нормально работать, заключается в их функционировании совместно с так называемой системой G-кодов. Эти коды представляют собой набор команд управления, заложенный в специальную программу.

Если в качестве примера взять ЧПУ – числовое программное управление, то в данном случае сервоприводы будут взаимодействовать с преобразователями. В соответствии с уровнем входного напряжения они способны изменить значение напряжения на возбуждающей обмотке или якоре электродвигателя.

Непосредственное управление серводвигателем и всей системой осуществляется из одного места – блока управления. Когда отсюда поступает команда на прохождение определенного расстояния по оси координат Х, в цифровом аналоговом преобразователе возникает напряжение определенной величины, которое и поступает в качестве питания привода этой координаты. В серводвигателе начинается вращательное движение ходового винта, связанного с энкодером и исполнительным органом основного механизма.

В энкодере вырабатываются импульсы, подсчитываемые блоком, выполняющим управление сервоприводом. В программе заложено соответствие определенного количества сигналов с энкодера, установленному расстоянию, которое должен пройти исполняющий механизм. В нужное время аналоговый преобразователь, получив установленное число импульсов, прекращает выдачу выходного напряжения, в результате, серводвигатель останавливается. Точно так же под влиянием импульсов восстанавливается напряжение, и возобновляется работа всей системы.

Виды и характеристики

Серводвигатели выпускаются в самых разных вариантах, позволяющих использовать их во многих областях. Основные конструкции разделяются на коллекторные и бесколлекторные, предназначенные для работы от постоянного и переменного тока.

Кроме того, каждый сервомотор может быть синхронным и асинхронным. Синхронные устройства обладают способностью задавать высокоточную скорость вращения, а также углы поворотов и ускорение. Эти приводы очень быстро набирают номинальную скорость вращения. Сервоприводы в асинхронном исполнении управляются за счет изменения параметров питающего тока, когда его частота меняется с помощью инвертора. Они с высокой точностью выдерживают заданную скорость даже при самых низких оборотах.

В зависимости от принципиальной схемы и конструкции, сервоприводы могут быть электромеханическими и электрогидромеханическими. Первый вариант, включающий редуктор и двигатель, отличается низким быстродействием. Во втором случае действие происходит очень быстро за счет движения поршня в цилиндре.

Каждый сервопривод характеризуется определенными параметрами:

• Крутящий момент или усилие, создаваемое на валу. Считается наиболее важным показателем работы сервопривода. Для каждой величины напряжения существует собственный крутящий момент, отражаемый в паспорте изделия.
• Скорость поворота. Данный параметр представляет собой определенный период времени, который требуется, чтобы изменить позицию выходного вала на 600. Эта характеристика также зависит от конкретного значения напряжения.
• Максимальный угол поворота, на который может развернуться выходной вал. Чаще всего эта величина составляет 180 или 3600.
• Все сервоприводы разделяются на цифровые и аналоговые. В зависимости от этого и осуществляется управление сервоприводом.
• Питание серводвигателей. В большинстве моделей используется напряжение от 4,8 до 7,2В. Питание и управление осуществляется с помощью трех проводников.
• Возможность модернизации в сервопривод постоянного вращения.
• Материалы для редуктора могут использоваться самые разные. Шестерни изготавливаются из металла, карбона, пластика или комбинированных составов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, пластиковые детали плохо выдерживают ударные нагрузки, но устойчивы к износу в процессе длительной эксплуатации. Металлические шестерни, наоборот, быстро изнашиваются, зато они обладают высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

Плюсы и минусы сервомоторов

Благодаря унифицированным размерам, эти устройства легко и просто устанавливаются в любые конструкции. Они безотказны и надежны, каждый из них работает практически бесшумно, что имеет большое значение при их эксплуатации на сложных и ответственных участках. Даже на невысоких скоростях можно добиться точности и плавных перемещений. Каждый сервопривод может быть настроен персоналом, в зависимости решения тех или иных задач.

В качестве недостатков отмечаются определенные сложности при настройках и сравнительно высокая стоимость.

В данной статье рассматриваются сервоприводы: их устройство, предназначение, подсказки по подключению и управлению, разновидности сервоприводов и их сравнение. Давайте приступим и начнём с того, что же такое сервопривод.

Понятие сервопривода

Под сервоприводом чаще всего понимают механизм с электромотором, который можно попросить повернуться в заданный угол и удерживать это положение. Однако, это не совсем полное определение.

Если сказать полнее, сервопривод — это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.п.) и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике и устройстве согласно заданному внешнему значению.

Наиболее распространены сервоприводы, которые удерживают заданный угол, и сервоприводы, поддерживающие заданную скорость вращения.

Типичный хобби-сервопривод изображён ниже.

Каким же образом устроены сервоприводы?

Устройство сервопривода

Сервоприводы имеют несколько составных частей.

Привод — электромотор с редуктором. Чтобы преобразовать электричество в механический поворот, необходим электромотор. Однако зачастую скорость вращения мотора бывает слишком большой для практического использования. Для понижения скорости используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, можно вращать выходной вал — конечную шестерню сервопривода, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять. Однако, для того чтобы положение контролировалось устройством, необходим датчик обратной связи — энкодер, который будет преобразовывать угол поворота обратно в электрический сигнал. Для этого часто используется потенциометр. При повороте бегунка потенциометра происходит изменение его сопротивления, пропорциональное углу поворота. Таким образом, с его помощью можно установить текущее положение механизма.

Кроме электромотора, редуктора и потенциометра в сервоприводе имеется электронная начинка, которая отвечает за приём внешнего параметра, считывание значений с потенциометра, их сравнение и включение/выключение мотора. Она-то и отвечает за поддержание отрицательной обратной связи.

К сервоприводу тянется три провода. Два из них отвечают за питание мотора, третий доставляет управляющий сигнал, который используется для выставления положения устройства.

Теперь давайте посмотрим, как управлять сервоприводом извне.

Управление сервоприводом. Интерфейс управляющих сигналов

Чтобы указать сервоприводу желаемое положение, по предназначенному для этого проводу необходимо посылать управляющий сигнал. Управляющий сигнал — импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

То, какое положение должен занять сервопривод, зависит от длины импульсов. Когда сигнал поступает в управляющую схему, имеющийся в ней генератор импульсов производит свой импульс, длительность которого определяется через потенциометр. Другая часть схемы сравнивает длительность двух импульсов. Если длительность разная, включается электромотор. Направление вращения определяется тем, какой из импульсов короче. Если длины импульсов равны, электромотор останавливается.

Чаще всего в хобби-сервах импульсы производятся с частотой 50 Гц. Это значит, что импульс испускается и принимается раз в 20 мс. Обычно при этом длительность импульса в 1520 мкс означает, что сервопривод должен занять среднее положение. Увеличение или уменьшение длины импульса заставит сервопривод повернуться по часовой или против часовой стрелки соответственно. При этом существуют верхняя и нижняя границы длительности импульса. В библиотеке Servo для Arduino по умолчанию выставлены следующие значения длин импульса: 544 мкс — для 0° и 2400 мкс — для 180°.

Обратите внимание, что на вашем конкретном устройстве заводские настройки могут оказаться отличными от стандартных. Некоторые сервоприводы используют ширину импульса 760 мкс. Среднее положение при этом соответствует 760 мкс, аналогично тому, как в обычных сервоприводах среднему положению соответствует 1520 мкс.

Также стоит отметить, что это всего лишь общепринятые длины. Даже в рамках одной и той же модели сервопривода может существовать погрешность, допускаемая при производстве, которая приводит к тому, что рабочий диапазон длин импульсов немного отличается. Для точной работы каждый конкретный сервопривод должен быть откалиброван: путём экспериментов необходимо подобрать корректный диапазон, характерный именно для него.

На что ещё стоит обратить внимание, так это на путаницу в терминологии. Часто способ управления сервоприводами называют PWM/ШИМ (Pulse Width Modulation) или PPM (Pulse Position Modulation). Это не так, и использование этих способов может даже повредить привод. Корректный термин — PDM (Pulse Duration Modulation). В нём крайне важна длина импульсов и не так важна частота их появления. 50 Гц — это норма, но сервопривод будет работать корректно и при 40, и при 60 Гц. Единственное, что нужно при этом иметь в виду — это то, что при сильном уменьшении частоты он может работать рывками и на пониженной мощности, а при сильном завышении частоты (например, 100 Гц) может перегреться и выйти из строя.

Характеристики сервоприводов

Теперь давайте разберёмся, какие бывают сервоприводы и какими характеристиками они обладают.

Крутящий момент и скорость поворота

Сначала поговорим о двух очень важных характеристиках сервопривода: о крутящем моменте и о скорости поворота.

Момент силы, или крутящий момент — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Проще говоря, эта характеристика показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины. Если крутящий момент сервопривода равен 5 кг×см, то это значит, что сервопривод удержит на весу в горизонтальном положении рычаг длины 1 см, на свободный конец которого подвесили 5 кг. Или, что эквивалентно, рычаг длины 5 см, к которому подвесили 1 кг.

Скорость сервопривода измеряется интервалом времени, который требуется рычагу сервопривода, чтобы повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё несложно вычислить скорость в более привычной величине, оборотах в минуту, но так сложилось, что при описании сервоприводов чаще всего используют такую единицу.

Стоит отметить, что иногда приходится искать компромисс между этими двумя характеристиками, так как если мы хотим надёжный, выдерживающий большой вес сервопривод, то мы должны быть готовы, что эта могучая установка будет медленно поворачиваться. А если мы хотим очень быстрый привод, то его будет относительно легко вывести из положения равновесия. При использовании одного и того же мотора баланс определяет конфигурация шестерней в редукторе.

Конечно, мы всегда можем взять установку, потребляющую большую мощность, главное, чтобы её характеристики удовлетворяли нашим потребностям.

Форм-фактор

Сервоприводы различаются по размерам. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов. Их можно разделить на:

Обладают они при этом следующими характерными габаритами:

Вес	Линейные размеры
маленькие	8-25 г	22×15×25 мм
стандартные	40-80 г	40×20×37 мм
большие	50-90 г	49×25×40 мм

Бывают ещё так называемые сервоприводы «специального вида» с габаритами, не попадающими в данную классификацию, однако процент таких сервоприводов весьма мал.

Внутренний интерфейс

Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Так в чём же их отличия, достоинства и недостатки?

Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые, различаются они лишь внутренней управляющей электроникой. Вместо специальной микросхемы аналогового сервопривода у цифрового собрата можно заметить на плате микропроцессор, который принимает импульсы, анализирует их и управляет мотором. Таким образом, в физическом исполнении отличие лишь в способе обработки импульсов и управлении мотором.

Оба типа сервопривода принимают одинаковые управляющие импульсы. После этого аналоговый сервопривод принимает решение, надо ли изменять положение, и в случае необходимости посылает сигнал на мотор. Происходит это обычно с частотой 50 Гц. Таким образом получаем 20 мс — минимальное время реакции. В это время любое внешнее воздействие способно изменить положение сервопривода. Но это не единственная проблема. В состоянии покоя на электромотор не подаётся напряжение, в случае небольшого отклонения от равновесия на электромотор подаётся короткий сигнал малой мощности. Чем больше отклонение, тем мощнее сигнал. Таким образом, при малых отклонениях сервопривод не сможет быстро вращать мотор или развивать большой момент. Образуются «мёртвые зоны» по времени и расстоянию.

Эти проблемы можно решать за счёт увеличения частоты приёма, обработки сигнала и управления электромотором. Цифровые сервприводы используют специальный процессор, который получает управляющие импульсы, обрабатывает их и посылает сигналы на мотор с частотой 200 Гц и более. Получается, что цифровой сервопривод способен быстрее реагировать на внешние воздействия, быстрее развивать необходимые скорость и крутящий момент, а значит, лучше удерживать заданную позицию, что хорошо. Конечно, при этом он потребляет больше электроэнергии. Также цифровые сервоприводы сложнее в производстве, а потому стоят заметно дороже. Собственно, эти два недостатка — все минусы, которые есть у цифровых сервоприводов. В техническом плане они безоговорочно побеждают аналоговые сервоприводы.

Материалы шестерней

Шестерни для сервоприводов бывают из разных материалов: пластиковые, карбоновые, металлические. Все они широко используются, выбор зависит от конкретной задачи и от того, какие характеристики требуются в установке.

Пластиковые, чаще всего нейлоновые, шестерни очень лёгкие, не подвержены износу, более всего распространены в сервоприводах. Они не выдерживают больших нагрузок, однако если нагрузки предполагаются небольшие, то нейлоновые шестерни — лучший выбор.

Карбоновые шестерни более долговечны, практически не изнашиваются, в несколько раз прочнее нейлоновых. Основной недостатой — дороговизна.

Металлические шестерни являются самыми тяжёлыми, однако они выдерживают максимальные нагрузки. Достаточно быстро изнашиваются, так что придётся менять шестерни практически каждый сезон. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и по цене. К сожалению, они обойдутся вам достаточно дорого.

Коллекторные и бесколлекторные моторы

Существует три типа моторов сервоприводов: обычный мотор с сердечником, мотор без сердечника и бесколлекторный мотор.

Обычный мотор с сердечником (справа) обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Ротор имеет несколько секций, поэтому когда мотор вращается, ротор вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов, а в результате получается сервопривод, который вибрирует и является менее точным, чем сервопривод с мотором без сердечника. Мотор с полым ротором (слева) обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не имеет секций, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, вращающего момента и скорости по сравнения со стандартными.

Сервоприводы с бесколлекторным мотором появились сравнительно недавно. Преимущества те же что и у остальных бесколлекторных моторов: нет щёток, а значит они не создают сопротивление вращению и не изнашиваются, скорость и момент выше при токопотреблении равном коллекторным моторам. Сервоприводы с бесколлекторным мотором — самые дорогие сервоприводы, однако при этом они обладают лучшими характеристиками по сравнению с сервоприводами с другими типами моторов.

Подключение к Arduino

Многие сервоприводы могут быть подключены к Arduino непосредственно. Для этого от них идёт шлейф из трёх проводов:

Для подключения к Arduino будет удобно воспользоваться платой-расширителем портов, такой как Troyka Shield. Хотя с несколькими дополнительными проводами можно подключить серву и через breadboard или непосредственно к контактам Arduino.

Можно генерировать управляющие импульсы самостоятельно, но это настолько распространённая задача, что для её упрощения существует стандартная библиотека Servo .

Ограничение по питанию

Обычный хобби-сервопривод во время работы потребляет более 100 мА. При этом Arduino способно выдавать до 500 мА. Поэтому, если вам в проекте необходимо использовать мощный сервопривод, есть смысл задуматься о выделении его в контур с дополнительным питанием.

Рассмотрим на примере подключения 12V сервопривода:

Ограничение по количеству подключаемых сервоприводов

На большинстве плат Arduino библиотека Servo поддерживает управление не более 12 сервоприводами, на Arduino Mega это число вырастает до значения 48. При этом есть небольшой побочный эффект использования этой библиотеки: если вы работаете не с Arduino Mega, то становится невозможным использовать функцию analogWrite() на 9 и 10 контактах независимо от того, подключены сервоприводы к этим контактам или нет. На Arduino Mega можно подключить до 12 сервоприводов без нарушения функционирования ШИМ/PWM, при использовании большего количества сервоприводов мы не сможем использовать analogWrite() на 11 и 12 контактах.

Функционал библиотеки Servo

Библиотека Servo позволяет осуществлять программное управление сервоприводами. Для этого заводится переменная типа Servo . Управление осуществляется следующими функциями:

Пример использования библиотеки Servo

По аналогии подключим 2 сервопривода

Библиотека Servo не совместима с библиотекой VirtualWire для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц.

Альтернативная библиотека Servo2

Библиотеки для управления сервоприводами (Servo) и для работы с приёмниками/ передатчиками на 433 МГц VirtualWire используют одно и то же прерывание. Это означает, что их нельзя использовать в одном проекте одновременно. Существует альтернативная библиотека для управления сервомоторами — Servo2.

Все методы библиотеки Servo2 совпадают с методами Servo.

Пример использования библиотеки Servo

Сервопривод постоянного вращения

Сервоприводы обычно имеют ограниченный угол вращения 180 градусов, их так и называют «сервопривод 180°».

Но существуют сервоприводы с неограниченным углом поворота оси. Это сервоприводы постоянного вращения или «сервоприводы 360°».

Сервопривод постоянного вращения можно управлять с помощью библиотек Servo или Servo2 . Отличие заключается в том, что функция Servo.write(angle) задаёт не угол, а скорость вращения привода:

Функция Arduino	Сервопривод 180°	Сервопривод 360°
Servo.write(0)	Крайне левое положение	Полный ход в одном направлении
Servo.write(90)	Середнее положение	Остановка сервопривода
Servo.write(180)	Крайне правое положение	Полный ход в обратном направлении

Для иллюстрации работы с сервами постоянного вращения мы собрали двух мобильных ботов — на Arduino Uno и Iskra JS. Инструкции по сборке и примеры скетчей смотрите в статье собираем ИК-бота.

Вместо заключения

Сервоприводы бывают разные, одни получше — другие подешевле, одни надёжнее — другие точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит иметь в виду, что он может не обладать лучшими характеристиками, главное, чтобы подходил для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

ILUШA vs Dynamixel. Выбор сервопривода с обратной связью

Сервопривод отечественного производства Илюша.

Мы разрабатываем робот для сбора мячей для гольфа. Для открытия люка сброса мячей нам требуется сервопривод. Мы опробовали огромное количество и сегодня хотим рассказать Вам об очень интересном аналоге Dynamixel который более, чем в два раза дешевле.

Современный модельный сервопривод сегодня представляет законченное устройство в едином корпусе (мотор вместе с редуктором и платой управления). Самым распространенным способом управления модельными сервами является протокол PWM, положение серводвигателя определяется шириной импульса, наличие импульсов служит сигналом включения. Данный подход позволяет максимально упростить электронику, однако не лишен и проблем.

Во-первых, отсутствует обратная связь, а также есть проблемы подключения к PC подобным платформам (обычно требуется Arduino или другой микроконтроллер как прослойка). Во-вторых, из-за особенностей протокола точность позиционирования редко превышает 1\256 на диапазон работы сервопривода (270 или 180 градусов). В-третьих, нельзя детектировать поломку механики и перегрев. Все эти проблемы приводят к тому, что такие сервоприводы нельзя использовать в задачах, где требуется согласованно управлять большим количеством степеней с высокой точностью.

Для решения данных проблем нужно использовать общую шину данных. Популярным законченным решением является всем известные сервомоторы компании Dynamixel. Протокол совместим с обычным uart (требуется простая схема согласования). Может быть подключен к любому вычислителю, имеющему данный порт (Ардуино, Raspberry, пк). Данный подход позволяет синхронизировать движения сервоприводов, получать обратную связь, осуществлять контроль работоспособности (наличие ошибок, температуры), настраивать PID регулятор. Также упрощается проводка, теперь можно собирать сервоприводы последовательно. У производителя имеется большой модельный ряд на любой вкус и цвет. Однако цена остается сильно выше обычных сервоприводов с управлением по PWM.

И тут нам в руки попал сервопривод отечественного производства Илюша полностью совместимый с протоколом Dynamixel protocol v1. Нам стало интересно что это за зверь и что он может. Решили протестировать его и что из этого вышло расскажем ниже.

Основные параметры

Напряжение питания 6-15в
Максимальный момент 60кг*см
Разрешение энкодера 16384 попугая на 360 градусов
Защита от перегрева
Защита по току

Для начала измерим измерим скорость вращения без нагрузки для ряда напряжений
6, 10, 12, 14, 15 В

А теперь измерим максимальный момент, при тех же значениях напряжения:

Время перехода для перемещения на 60 градусов.

А теперь самое неприятное — люфт в редукторе.

Из этого можем сделать вывод, что люфт ~0.5 градусов:

Характеристики подходят для наших целей, учитывая цену более чем в два раза ниже мы решили использовать именно эти сервоприводы в нашем устройстве.

Сервопривод – ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Сервопривод представляет собой механическое или электромеханическое устройство, предназначенное для обработки начального задания и осуществления управления, контроля и поддержания параметров движения рабочего механизма через отрицательную обратную связь.

Устройство сервопривода

В комплектацию сервопривода входят:

• Непосредственно привод, состоящий из электродвигателя, пневмо- и гидроцилиндров и других узлов.
• Блок управления (часто совместно с блоком питания и блоком управляющего входного воздействия).
• Датчик необходимого параметра, подающий сигнал обратной связи.

Датчики необходимого параметра бывают разных видов:

• положения;
• усилия;
• угла поворота вала;
• скорости и т.д.

Задача блока управления приводом – поддержание задания, исходящего от внешнего источника (рукоятки управления, потенциометра) и необходимого для обеспечения движения. Работа блока управления состоит из следующих этапов:

• Обработка сигнала обратной связи от датчика.
• Сравнение его с сигналом задания.
• Получение сигнала рассогласования текущего положения и задания.
• Устранение этого рассогласования или попытка свести его к минимуму.

Области применения сервопривода

Сервоприводом обычно оснащаются автоматические системы управления рабочих органов для позиционирования:

• клапанов;
• задвижек;
• заслонов;
• станков ЧПУ;
• приборов;
• промышленных роботов;
• резцов и заготовок на станках.

Преимущества и недостатки сервопривода

Использование сервопривода позволяет наладить более точную и эффективную работу механизма, поскольку он:

• Компенсирует люфты в гибких муфтах, редукторе и других узлах.
• Снижает скорость износа самого привода.
• Ускоряет процесс управления приводом.
• Обеспечивает высокоточную отработку входного сигнала.
• Сводит к минимуму энергозатраты за счет использования энергоресурса только при включении и работе механизма.

При поломке одного элемента сервопривода диагностика и устранение неполадки не занимают много времени.

Недостатком этого устройства является притормаживание вала двигателя при фиксировании перемещаемого объекта и неизбежная в этом случае потеря энергии. К тому же аналоги сервопривода (например, основанные на шаговом электродвигателе) обходятся дешевле и не требуют установки датчика обратной связи. Однако сервопривод широко используется в станках разного назначения, так как его достоинства перевешивают недостатки.

gaz.wiki – gaz.wiki

Navigation

• Main page

Languages

• Deutsch
• Français
• Nederlands
• Русский
• Italiano
• Español
• Polski
• Português
• Norsk
• Suomen kieli
• Magyar
• Čeština
• Türkçe
• Dansk
• Română
• Svenska

Шаговый сервопривод с обратной связью 57EBP75ALC-TFA + HBS57AJ, 1.5 Nm • Товары • Шаговые двигатели, направляющие чпу, токарный станок чпу

Шаговый сервопривод с обратной связью 57EBP75ALC-TFA + HBS57AJ

Шаговый двигатель 57EBP75ALC-TFA и драйвер HBS57AJ работают как система замкнутого цикла. Данная сборка обеспечивает высокую скорость отклика на команду, отсутствие эффекта колебания ротора в точке останова, низкую вибрацию, а так же высокую точность работы без пропуска шагов.

Применение: фрезерные станки, лазерные станки, маркировочные машины, промышленные швейные машины, монтажное оборудование и так далее.

Сервошаговый двигатель 57EBP75ALC-TFA

57EBP75ALC-TFA – 2-х фазный двигатель с энкодером, который обеспечивает высокую точность и плавность работы при низком уровне шума и нагревания. Максимально эффективную работу двигателя обеспечивает драйвер с поддержкой обратной связи HBS57AJ. Двигатель также можно подключать к обычному драйверу, но тогда он будет работать без точного контроля положения ротора. Номинальный крутящий момент данной модели составляет 1.5 Нм.

Технические характеристики мотора:

Производитель: Times Brilliant

Модель: 57EBP75ALC-TFA

Количество фаз: 2

Напряжение питания: 24~48 В (постоянный ток)

Номинальный крутящий момент: 1.5 Нм

Ток обмотки: 4.2 А

Сопротивление обмоток: 0.5 Ом

Изоляционный класс: В

Индуктивность: 1.8 мГн

Угловой шаг: 1.8°

Номинальная скорость: 1000 об/мин

Максимальная скорость: 2000 об/мин

Разрешение энкодера: 1000 импульсов / оборот

Тип фланца: NEMA 23

Диаметр вала: 8 мм

Длина кабелей: ~2 м

Рабочая температура энкодера: <85 °С

Рабочая температура окружающей среды: -10…+40 °С

Влажность окружающей среды: макс. 85% (без конденсата)

Вес: 0.99 кг

Сервошаговый драйвер HBS57AJ

HBS57AJ – драйвер нового поколения, который использует передовую технологию векторного управления с обратной связью. Данная модель полностью решает проблему потери шагов, которая присущая традиционным шаговым двигателям с разомкнутым контуром. HBS57AJ значительно улучшает быстродействие и точность двигателя, снижает его нагрев, вибрацию и энергопотребление. Кроме того, в случае постоянной перегрузки двигателя, серводрайвер выдает сигнал тревоги. HBS57AJ прекрасно работает с шаговыми двигателями серий 42, 57 или 60. Драйвер оснащен интерфейсом RS232 для подключения к компьютеру.

Особенности HBS57AJ:

Использование нового 32-разрядного чипа DSP для управления двигателем

Использование усовершенствованной технологии векторного управления с обратной связью (двигатель работает более плавно с более высокой точностью)

Точное управление положением и скоростью для требовательных приложений

Технология снижения нагрева двигателя

Высокая динамическая способность реагирования, сокращение времени разгона и торможения двигателя

Возможность настройки параметров системы с помощью внешнего устройства последовательного порта

Возможность регулировки тока обмоток (в диапазоне 0~6 А)

Драйвер может быть адаптирован для управления гибридным шаговым двигателем серии 42, 57 или 60 с замкнутым контуром

Оптически изолированы входной и выходной сигналы

Частота импульсного отклика до 200 кГц

16 видов деления шага

Защита от перегрузки по току, перенапряжения, перегрева

Функция отслеживания ошибок

Технические характеристики драйвера:

Производитель: Times Brilliant

Модель: HBS57AJ

Входное напряжение: 24~80 В (постоянный ток)

Выходной ток: 0~6 А

Ток логического сигнала: 7~20 мА

Частота импульсов: 0~200 кГц

Сопротивление изоляции: ≥500 МОм

Ток энкодера: ≤50 мА

Метод охлаждения: радиатор

Рабочая температура окружающей среды: -10…+50 °С

Влажность окружающей среды: 40…90%

Температура хранения: -20…+80 °С

Устойчивость к вибрации: ≤5.9 м/с²

Вес: 0.275 кг

Полезный совет!

Если температура окружающей среды слишком высокая, для отвода тепла от драйвера используйте внешний охлаждающий вентилятор
Старайтесь не использовать драйвер в местах с пылью, масляными парами и агрессивными газами

Неправильное подключение проводов энкодера может привести к повреждению как самого энкодера так и драйвера

Более подробную инструкцию по эксплуатации смотрите во вкладке “Специфікація”

Комплект поставки

– Сервошаговый двигатель 57EBP75ALC-TFA (1 шт.)

– Сервошаговый драйвер HBS57AJ (1 шт.)

К этому приводу у нас можно приобрести

Контроллеры

Блоки питания

Гибкие муфты

Зубчатые колеса

Угловой кронштейн ШД типа NEMA23

Установочный блок шагового двигателя NEMA23

Установочный блок шагового двигателя NEMA23, пластик

Смотрите все наши объявления, у нас есть:

Контроллеры
Шаговые двигатели
Драйверы шагового двигателя
Блоки питания
Шпиндели
Инверторы
Серводвигатели с серводрайверами
Драйверы и шаговые двигатели с энкодером
Станки с ЧПУ
Пульты ручного управления и DSP контроллеры
Датчики, кнопки, разъемы, кабели, микросхемы, фильтры
ШВП
Линейные направляющие
Линейные подшипники
Гибкие муфты
Гибкий кабель канал (кабелеукладчик)
Зажимные цанги, гайки ER
Поворотные оси
Алюминиевый профиль
Ременный привод
Реечный привод
Регуляторы высоты резака THC (torch height control)

Сервоприводы

Сервоприводы ▼ Системы Автоматизации и Автоматика промышленного оборудования → Сервоприводы

Сервопривод (следящий привод) — привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения.

Сервоприводом является любой тип механического привода (устройства, рабочего органа), имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т. п.) и блок управления приводом (электронную схему или механическую систему тяг), автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике (и, соответственно, на устройстве) согласно заданному внешнему значению (положению ручки управления или численному значению от других систем).

Проще говоря, сервопривод является «автоматическим точным исполнителем» — получая на вход значение управляющего параметра (в режиме реального времени), он «своими силами» (основываясь на показаниях датчика) стремится создать и поддерживать это значение на выходе исполнительного элемента.

К сервоприводам, как к категории приводов, относится множество различных регуляторов и усилителей с отрицательной обратной связью, например, гидро/электро/пневмо- усилители ручного привода управляющих элементов (в частности, рулевое управление и тормозная система на тракторах и автомобилях), однако термин «сервопривод» чаще всего (и в данной статье) используется для обозначения электрического привода с обратной связью по положению, применяемого в автоматических системах для привода управляющих элементов и рабочих органов.

FEETECH FS90-FB Micro Servo с обратной связью по положению

FEETECH FS90 Micro Servo с минифигуркой LEGO в качестве эталона.

Обзор

FS90-FB – это специально модифицированная версия микроаналогового сервопривода FEETECH FS90, который обеспечивает доступ к потенциометру обратной связи через четвертый (зеленый) провод, что позволяет напрямую измерять выходной угол. С помощью этой дополнительной информации вы можете определить, когда сервопривод достиг своей целевой позиции (или определить, мешает ли что-то его способности добраться туда).Эта обратная связь также обеспечивает более сложное управление сервоприводом с обратной связью от вашего главного контроллера.

Как и FS90, FS90-FB работает со стандартными RC сервоимпульсами, обеспечивая угол поворота приблизительно 120 ° в диапазоне сервоимпульсов от 900 мкс до 2100 мкс. Как и в случае с большинством сервоприводов, диапазон импульсов может быть расширен для достижения расширенного рабочего угла, но пределы этого не указаны FEETECH. Напряжение обратной связи изменяется линейно в этом диапазоне на пару вольт.

Сервосигнал, питание и заземление подаются через очень длинный 3-проводный сервокабель, заканчивающийся стандартным разъемом типа JR, совместимым с Futaba.Обратная связь доступна через отдельный зеленый провод, который заканчивается, как и наши перемычки премиум-класса, и работает со стандартными штыревыми контактами 0,1 ″. Эти кабели имеют длину примерно 15 дюймов (38 см) (что почти в два раза больше, чем у стандартных кабелей FS90).

Разъемы сервоприводов и обратной связи на сервоприводах FEETECH с обратной связью по положению.

Для получения дополнительной информации об этом сервоприводе см. Техническое описание FS90 (69k pdf) (обратите внимание, что это техническое описание стандартного FS90, поэтому оно не включает никакой информации о специальной модификации обратной связи и указанном кабеле). длина не применяется).

На следующем рисунке показан пример оборудования, которое может быть включено (фактическое оборудование может отличаться):

Обратите внимание, что, как и в случае с большинством любительских сервоприводов, остановка или обратное движение этого сервопривода может привести к его повреждению.

FS90 против FS90R

Доступны две версии этого сервопривода. Этот продукт – FS90, который предлагает управление положением с обратной связью в ограниченном диапазоне. В качестве альтернативы, FS90R специально разработан как микросервопривод с непрерывным вращением, который обеспечивает регулирование скорости без обратной связи.FS90 и FS90R имеют одинаковые размеры и используют один и тот же двигатель, поэтому FS90 также будет работать с нашим колесом 60 × 8 мм для FEETECH FS90R.

Люди часто покупают этот товар вместе с:

DSS-M15S Сервопривод 270 ° с аналоговой обратной связью

Введение Сервоприводы

DSS-M15S были хорошо приняты покупателями в эти годы. Он имеет чрезвычайно широкий диапазон углов, большую грузоподъемность и отличное качество. В этом DSS-M15S с аналоговой обратной связью пропал сигнал внутреннего потенциометра.Это аналоговый сигнал с обратной связью 0 ~ 3,3 В. Вы можете подключить его к MCU, чтобы реализовать управление обратной связью с обратной связью.
DSS-M15S 270 ° Металлический сервопривод с обратной связью совместим с библиотекой сервоприводов Arduino. Вы можете управлять им с помощью платы Arduino и считывать значение угла с аналоговой стороны.

Углово-аналоговое значение

Размер

Как управлять сервоприводами DSS-M15S с аналоговой обратной связью – DFROBOT

Спецификация

Технические характеристики электроники

Рабочее напряжение: 4.8-7,2 В

Тестовая среда 6 В

Рабочая скорость (без нагрузки): 0,18 сек / 60 градусов

Ток покоя: 80 мА

Момент блокировки: 13,5 кг * см

Ток останова: 1,8 А

Ток в режиме ожидания: 4 мА

Условия тестирования 7 В

Рабочая скорость (без нагрузки): 0,16 с / 60 градусов

Ток покоя: 100 мА

Момент блокировки: 15 кг * см

Ток останова: 2А

Ток в режиме ожидания: 5 мА

Механические характеристики

Материал шестерни: металлическая шестерня

Рабочий угол: 270 градусов

Манометр: 28PVC

Длина линии передачи данных: 320 мм

Шлицевой кронштейн шестерни: 25 зуб. / 5.80

Передаточное число: 310: 1

Размер: 54,5 * 20 * 47,5 мм

Характеристики управления

Сигнал обратной связи: 0-3,3 В

Управляющий сигнал: RC PWM

Диапазон импульсов: 500-2500 мкс

Среднее значение сигнала: 1500 мкс

Вращение по часовой стрелке:

Управляющая частота: 50-330 Гц (совместимость с Arduion)

Документы

Отгрузочный лист

DSS-M15S Сервопривод 270 ° с аналоговой обратной связью x1

Перекрещенный рог x1

Длинный прямой рог x1

Короткий прямой рог x1

Саморезы М2 * 8 и прокладка х5

Винт M3 * 6 x1

Высокоскоростной сервопривод с обратной связью по параллаксу 360 °

Высокоскоростной сервопривод с обратной связью по параллаксу 360 ° обеспечивает функциональность легкого стандартного сервопривода, сервопривода непрерывного вращения, высокоскоростного сервопривода и энкодера в одном удобном корпусе.Это сервопривод робота ActivityBot 360 °.

Как и большинство сервоприводов с непрерывным вращением, обратная связь 360 ° управляется сигналом с широтно-импульсной модуляцией частотой 50 Гц. Что отличает его, так это линия обратного сигнала от внутренней системы датчиков на эффекте Холла, которая обеспечивает цифровую обратную связь по угловому положению.

Используя этот сигнал обратной связи, ваше приложение может заставить сервопривод поворачиваться и удерживать любой угол, так же, как стандартный сервопривод, но с неограниченным диапазоном движения. Или непрерывно вращайте сервопривод с контролируемой, поддающейся проверке скоростью – до 120 об / мин – как приводной двигатель робота.Отклик управляющего сигнала хорошо линейен во всем диапазоне регулирования скорости.

Характеристики:

• Двунаправленное, непрерывное вращение с обратной связью от -120 до 120 об / мин
• ШИМ обратная связь по всему угловому диапазону
• Внутренний датчик положения на эффекте Холла, который не подвержен износу или зоне нечувствительности датчика, как системы обратной связи в виде потенциометра.
• Нет необходимости вручную «центрировать» сервопривод
• 3-контактный кабель сигнала заземления-питания подключается к 3-контактному разъему Activity Board
• Отдельный одиночный провод с гнездовым разъемом обеспечивает обратную связь на отдельный вывод ввода / вывода
• Подходит к нашим колесам для малых роботов и колесам с сервоприводами

Идеи приложений:

• Приводные двигатели роботов
• Малая аниматроника
• Интерактивное произведение искусства

Технические характеристики:

• об / мин: +/- 120 с управлением с обратной связью, не более 140 (+/- 10) при 6 В, без нагрузки
• Шестерни: POM
• Корпус: нейлон и стекловолокно
• Шлиц: 25 зубцов, 5.96 мм OD
• Пиковый крутящий момент при 6 В: 2,2 кг-см (30,5 унций на дюйм)
• Требования к напряжению: обычно 6 В постоянного тока, максимальный диапазон 5–8,4 В постоянного тока *
• Требования к току: 15 мА (+/- 10) в холостом режиме, 150 мА (+/- 40) без нагрузки, 1200 мА при остановке
• Управляющий сигнал: ШИМ, 3–5 В, 50 Гц, 1280–1720 мкс
• Зона нечувствительности нулевой скорости управляющего сигнала: 1480–1520 мкс (+/- 10)
• Датчик обратной связи: эффект Холла
• Сигнал обратной связи: ШИМ, 3,3 В, 910 Гц, рабочий цикл 2,7–97,1%
• Вес продукта: 1.4 унции (40 г)
• Длина кабеля: ~ 9,8 дюйма (250 мм)
• Размеры: прибл. 2,15 x 1,46 x 0,79 дюйма (50,4 x 37,2 x 20 мм)
• Расстояние между монтажными отверстиями: 10 x 49,5 мм по центру
• Диапазон рабочих температур: от -15 до +70 ° C (от 5 до 158 ° F)

* 5 В постоянного тока – это абсолютный минимум, необходимый для управления угловым положением без нагрузки. Для постоянного контроля скорости вращения рекомендуется от 5,8 до 8 В постоянного тока.

Обратная связь по положению | Что нужно знать

Во многих приложениях управления движением, таких как робототехника и автоматизированное производство, отслеживание положения вала имеет решающее значение для обеспечения бесперебойной работы устройств во время работы.

Одним из лучших решений является реализация обратной связи по положению в энкодерах для точного позиционирования в любой точке вращения вала.

Обратная связь – это просто сигнал, отправляемый обратно на сервопривод или контроллер для передачи измеренного значения, такого как напряжение, скорость, ток, крутящий момент, ускорение или позиционирование. Энкодеры с обратной связью обычно встраиваются в двигатели или нагрузки для передачи информации о положении или скорости.

Добавление устройства обратной связи в приложение управления движением создает замкнутую систему, в которой сервопривод или контроллер может компенсировать возмущения в двигателе или нагрузке, регулируя выходной сигнал для достижения желаемых значений.Обратная связь по положению сообщает угловое положение роторных двигателей или линейное положение линейных двигателей.

Существует два типа измерительных систем для обратной связи по положению, которые мы обсудим в этой статье: измерение абсолютной обратной связи и измерение инкрементной обратной связи.

Инкрементная обратная связь

Инкрементальная обратная связь работает путем сканирования строк на диске и преобразования этих шаблонов в электрические импульсы или синусоидальные / косинусоидальные сигналы, которые затем отправляются на сервопривод.Затем привод измеряет движения с приращениями, которые происходят в том или ином направлении.

Энкодеры с инкрементальной обратной связью могут отслеживать фактическое положение только после выполнения процедуры возврата в исходное положение, в которой он устанавливает контрольную точку для вращения. Это означает, что ему необходимо переместиться в известное место, например, до упора, или передать переключатель начала отсчета или индексный импульс.

Когда двигатель достигает известного положения, система может отслеживать положение, как это делает абсолютная обратная связь. К сожалению, частым осложнением могут быть сбои, а также потеря напряжения питания, из-за которой инкрементная система теряет опорную точку.

Если бы система была отключена, информация о местоположении была бы потеряна, и процедуру возврата в исходное положение пришлось бы запускать снова.

Реальный пример процедуры самонаведения – струйный принтер. При первом включении печатающая головка перемещается вперед и назад по ширине области печати как часть процесса запуска.

Инкрементальные энкодеры

Инкрементальный кодировщик TTL использует фотодетектор для преобразования света в импульсы сигнала.По сути, источник света светит через прорези (или линии) на диске, и фотодетектор преобразует его в электрические сигналы по каналам A и B.

Разрешение цифровое и основано на количестве строк или отсчетов (4 строки).

Электрические импульсы проходят через каналы A и B в кодировщике, которые включаются и выключаются, а также перекрываются. Измеряя фазовое соотношение между каналами A и B, энкодер может измерять нарастающее направление электрических импульсов для определения общего положения.

Но для более точного и абсолютного измерения положения требуется добавление другого сигнала, иногда называемого указателем, маркером или каналом I, для отметки абсолютного положения двигателя в пределах 1 оборота.

Анализируя эти четыре состояния, кодировщик может отслеживать положение, считая направление каждого импульса от начальной точки.

Инкрементальный энкодер Sin / Cos очень похож на TTL-энкодер, но использует аналоговые сигналы Sin и Cos для каналов A и B.

Соотношение между сигналами Sin / Cos допускает интерполяцию между «счетчиками», что значительно увеличивает разрешение. 2048 дополнительных отсчетов (или больше) могут быть интерполированы между каждым стандартным отсчетом.

Абсолютная обратная связь

В отличие от инкрементальной обратной связи, энкодеры с абсолютной обратной связью полагаются на кодированный диск, который вращается вместе с валом, чтобы обеспечить абсолютную обратную связь по позиционированию. Для считывания этих значений используется декодер с использованием двоичного, серого или серого избыточного кода.Это передается сервоконтроллеру по последовательному каналу.

Эти системы намного сложнее, чем датчики с инкрементальной обратной связью, и всегда отслеживают фактическое положение вала.

Кроме того, в случае прерывания напряжения питания устройство абсолютной обратной связи никогда не потеряет положение вала и сообщит об этом сервоконтроллеру после восстановления питания. В системе абсолютной обратной связи нет потери ценности.

Абсолютные энкодеры

Абсолютные энкодеры отслеживают и сохраняют данные о положении, которые затем возвращаются в контроллер по последовательному каналу.Каждое положение вала или груза отмечается во время вращения, поэтому положение всегда известно.

Линейные энкодеры

могут отслеживать обратную связь напрямую, используя датчик положения на нагрузке, в то время как энкодеры на вращающемся двигателе косвенно сообщают обратную связь о положении нагрузки.

Однооборотные абсолютные энкодеры отслеживают положение для каждого поворота, тогда как многооборотные абсолютные энкодеры используют редукторы, чтобы также отслеживать количество оборотов.

Это полезно для линейных систем и других приложений, где диапазон движения требует более одного оборота двигателя.Это сравнимо с механическим одометром в машине.

AMC поддерживает протоколы Hiperface, EnDat и Biss C для абсолютных энкодеров.

Абсолютная обратная связь по сравнению с инкрементальной

Преимущества абсолютной обратной связи

• Обеспечивает постоянные данные позиционирования
• Нет сложных процедур самонаведения
• Не нужно сбрасывать при случайном отключении питания

Преимущества инкрементальной обратной связи

• Обычно дешевле
• Доступны варианты для более высокого разрешения
• Информация об абсолютном положении требуется не для всех приложений.

Приложения с абсолютной обратной связью

Абсолютная обратная связь предпочтительна для приложений, в которых необходима информация о местоположении и не всегда может выполняться процедура самонаведения. Это может быть любое приложение, которое не может совершить полный поворот на 360 градусов, например кобот или приложения с передаточным числом, отличным от 1: 1.

Подумайте, как плохо было бы для 3D-принтера с инкрементальной обратной связью потерять отслеживание своего положения при отключении питания.

Наиболее распространенные области применения абсолютных энкодеров:

• Усики большие
• Телескопы
• 3D принтеры
• Стабилизированные камеры
• Автоматизированные системы рулевого управления

ADVANCED Motion Controls имеет множество различных приводов для различных видов обратной связи.Для получения дополнительной информации или вопросов, касающихся обратной связи по позиции, свяжитесь с нами сегодня.

Сервопривод непрерывного вращения параллакса с обратной связью по положению

Сервопривод непрерывного вращения параллакса: 4 устройства в 1

Этот небольшой сервопривод весом всего 40 г – четыре устройства в одном:

• Высокоскоростной серводвигатель: 120 об / мин при 6 В
• Сервопривод с обратной связью
• Сервопривод непрерывного вращения
• Энкодер

Все вместе в легком и энергоэффективном формате, потребляя примерно 0.15А при нормальной работе без нагрузки.

Сервопривод параллакса: ШИМ и эффект Холла для лучшей обратной связи

Управление обратной связью основано на двух типах сигналов:

• A ШИМ-сигнал, 50 Гц
• Сигнал обратной связи от датчика Холла для цифровой обратной связи по угловому положению

Этот двойной управляющий сигнал упрощает поддержание постоянной скорости при непрерывном вращении, а также достижение и удержание заданного угла при большом диапазоне движений.Таким образом, это идеальный сервопривод для оснащения небольшого мобильного робота.

Технические характеристики серводвигателя 900-00360

• Скорость вращения: +/- 120 об / мин с управлением с обратной связью, макс. 140 об / мин (+/- 10) при 6 В, без нагрузки
• Шестерни из полиацеталя (ПОМ)
• Ящик из нейлона и стекловолокна
• 25 зубьев, 5,96 мм
• Пиковый крутящий момент при 6 В: 2,2 кг-см
• Требования к напряжению: 6 В постоянного тока стандартное, 5-8,4 В постоянного тока макс. диапазон
• Идеальный диапазон напряжения: 5.8-8 В (для поддержания постоянного контроля скорости вращения)
• Требования к току: 15 мА (+/- 10) в холостом режиме, 150 мА (+/- 40) без нагрузки, 1200 мА при остановке
• Управляющий сигнал: ШИМ, 3-5 В 50 Гц, 1280-1720 мкс
• Зона нечувствительности нулевой скорости управляющего сигнала: 1480-1520 мкс (+/- 10)
• Датчик обратной связи: эффект Холла
• Сигнал обратной связи: ШИМ, 3,3 В, 910 Гц, рабочий цикл 2,7-97,1%
• Вес: 40 г
• Длина кабеля: 250 мм
• Размеры: 50,4 x 37.2 x 20 мм
• Расстояние между монтажными отверстиями: 10 x 49,5 мм по центру
• Диапазон рабочих температур: от -15 до 70 ° C

Ресурсы для сервопривода с параллаксной обратной связью 360 °

3D-печать, программирование, сборка и т. Д. – все, что вам нужно для сервопривода постоянного вращения Parallax с обратной связью по положению!

Изменение серводвигателя для аналоговой обратной связи | автор: Алек Ломбардо

В последнее время я работал над умным дверным замком, подключенным к Интернету (по концепции аналогично замку August Smart, продаваемому в Apple Store, но с большей функциональностью), и, чтобы уменьшить количество деталей, я решил использовать серводвигатель.(Я расскажу больше о системе блокировки в более позднем посте … это мой младший дизайнерский проект.) Мое довод в пользу серводвигателя состоит в том, что за относительно низкую цену вы можете получить мощный двигатель с точными движениями в зависимости от положения. Базовый серводвигатель состоит из трех частей: двигателя постоянного тока, потенциометра и микроконтроллера. Деталь, которая меня особенно интересует, – это потенциометр (далее – горшок). По сути, горшок – это переменный резистор. У них есть три контакта, напряжение, земля и выход.Как правило, сервоприводы не дают вам прямого доступа к выходу. Скорее, он берет выходной сигнал и передает его микроконтроллеру. Микроконтроллер использует этот выход, чтобы отслеживать, где находится двигатель, чтобы пользователи могли контролировать его положение. Однако иногда было бы действительно полезно знать, в каком именно положении находится сервопривод, не перемещая его. Очень немногие сервоприводы имеют аналоговую обратную связь, и еще меньше из них недороги с крутящим моментом, необходимым для поворота засова. Итак, чтобы решить эту проблему, я решил модифицировать свой собственный сервопривод.

Я начал с сервопривода Tower Pro SG-5010, который имеет пластиковые шестерни и может обеспечить крутящий момент чуть более 6 кг-см (что немного больше, чем мне нужно). На изображении ниже показан мой готовый продукт, но если вы представите этот двигатель без зеленого провода, то он будет выглядеть именно так, из коробки.

Tower Pro SG-5010 servo (после модификации)

Очевидно, что первым шагом к получению аналоговой обратной связи является ее открытие. На нижней стороне двигателя должно быть несколько тонких и длинных винтов. Просто открутите их и снимите крышку.

Удалите 4 винта, и все разобьется.

Под крышкой вы увидите печатную плату и двигатель. Мотор подключается к той плате, на которой есть микросхемы контроллера. Под доской находится стандартный 3-кеглевый банк. Эти контакты проходят через плату и припаяны на нижней стороне.

Внутри двигателя

Чтобы получить желаемую аналоговую обратную связь, мне нужно было припаять четвертый провод к потенциометру сервопривода. На стандартном потенциометре центральный штифт является выходом.Вы можете легко проверить, какой вывод является выходом, запустив сервопривод как обычно и считывая напряжение на каждом выводе. Если напряжение изменяется линейно с положением, вы нашли правильный вывод. В данном случае я обнаружил, что это был центральный штифт. Я припаял зеленый провод к центральному контакту и вырезал небольшое отверстие в корпусе, чтобы выводить провод обратно.

Обратите внимание на зеленый провод, припаянный к среднему контакту потенциометра.

Так как это всего лишь напряжение, выходящее из потенциометра, вам нужно обязательно считать его аналоговым входом на любом устройстве, к которому вы решите его подключить.Я использую его с Arduino Uno, поэтому я подключил его к аналоговому выводу A0 в моей схеме. Посмотрите ниже, чтобы увидеть предварительный просмотр части Arduino моей интеллектуальной системы блокировки.

Очень ранний прототип моего умного замка.

Скоро я напишу больше о системе запирания. Прямо сейчас я думаю об использовании Raspberry Pi для связи с внешним миром и этого Arduino для управления оборудованием.

Системы обратной связи для серводвигателей – устройство, управление и диагностика

Системы обратной связи для серводвигателей – устройство, обращение и диагностика | БОЛЬНОЙ

Тип: Системы обратной связи для серводвигателей – устройство, обращение и диагностика

Деталь нет.: 1613680

Паспорт продукта английский Чешский Датский Немецкий испанский язык Финский французский язык Итальянский Японский Корейский Голландский Польский португальский русский Шведский турецкий Традиционный китайский Китайский

Копировать короткую ссылку

• Описание

• Поддерживаемые продукты

• Загрузок

• Таможенные данные

• Мир систем обратной связи двигателя для электрических приводов на расстояние, положение и угол – если в приводной технике требуется точное определение положения, система обратной связи двигателя является первым выбором – то же самое касается оборотов, скорости и ускорения.Оптические системы с высоким разрешением и очень прочные магнитные системы идеально дополняют друг друга и позволяют точно определять положение во всех областях применения. В ходе этого обучения вы узнаете все о функциях, выборе подходящей системы и обращении с системами обратной связи двигателя SICK.

  Краткий обзор

  • Теоретическое введение в системы обратной связи двигателя
  • Представление концепции монтажа и демонтажа систем обратной связи двигателя с последующей демонстрацией и упражнениями
  • Представление средства диагностики и программирования PGT-11-S
  • Опции для оценка ошибок систем обратной связи двигателя и диагностика с помощью PGT-11-S
  • Информация об интерфейсе HIPERFACE DSL®

  Ваши преимущества

  • Независимый ввод в эксплуатацию и обнаружение ошибок

  Цели

  • Знание принципа работы систем обратной связи двигателя
  • Профессиональный монтаж и программирование
  • Выполнение поиска и устранения неисправностей

  • Характеристики

    Аудитория Техническое обслуживание

    Сервисный и обслуживающий персонал

    Контрольно-измерительное оборудование

    Конструкторы

    Сегмент продукции	Системы обратной связи двигателя SICK LifeTime Services
    Группа продуктов	Обучение и обучение
    Формат обучения	Аудитория
    Предварительные требования	Базовые знания о системах обратной связи двигателя и серводвигателях Базовые знания в области управления двигателем и контроллером двигателя
    Продолжительность	1 д

Пожалуйста, подождите несколько секунд.