Wenn wir auf Hackaday oder im Portal von Instructables auf Projekte stoßen, ist es sehr wahrscheinlich, dass eines der verwendeten Bauteile ein Servomotor ist. Der große Vorteil, den Servomotoren gegenüber klassischen Motoren haben, ist, dass sie eine bestimmte Position einnehmen und halten können, was (in der Regel) ein hohes Maß an Präzision bedeutet. Nun ist die Frage: Wie schaffen sie das?
Die Funktionsweise von Servomotoren
Es gibt eine große Anzahl von Servomotoren auf dem Markt, und einige Modelle sind so fortschrittlich, dass sie unerschwinglich werden, aber die gängigen Designs sind mehr als ausreichend, um den grundlegenden Mechanismus zu untersuchen, der aus einer elektronischen Schaltung, einem Gleichstrommotor, einem Getriebe, das den Motor mit einer „Abgangswelle“ verbindet, und einem Potentiometer am unteren Ende der Welle besteht, das gleichzeitig mit der Schaltung verbunden ist.
Die Aufgabe des Potentiometers ist es, die Position der Welle zurückzumelden, während die Zahnräder dafür sorgen, die Anzahl der Umdrehungen zu reduzieren (60 U/min ist ein typischer Wert) und das Drehmoment zu erhöhen (ich weiß, dass der RAE das nicht so gefällt, aber bitte begleitet mich dabei).
Ein herkömmlicher Servomotor kann sich bis zu 180 Grad drehen, aber das ist keine Einschränkung, die seine beliebtesten Anwendungen wie Lenksysteme im Modellflug und kleine Roboter betrifft. Der Servomotor wird über ein pulsweitenmoduliertes Signal oder PWM gesteuert.
Die meisten Modelle verwenden Signale mit einer Frequenz von 50 Hz, wodurch die Zeit zwischen zwei Impulsen auf 20 Millisekunden begrenzt wird. Die Dauer des Impulses selbst bestimmt den Winkel des Servos, mit extrem kurzen Intervallen.
Die endgültigen Zahlen können von Modell zu Modell variieren, aber im Allgemeinen spricht man von 1 Millisekunde (oder 0,5) für einen Winkel von 0 Grad, 1,5 Millisekunden für 90 Grad und 2 Millisekunden (oder 2,5) für 180 Grad.
Die Steuerschaltung vergleicht die Spannung des Potentiometers mit der Spannung des Signals und aktiviert bei Bedarf eine integrierte H-Brücke, um die Drehrichtung zu ändern, bis der Unterschied zwischen beiden Signalen Null ist. Der zweite Teil des Videos, das uns begleitet, konzentriert sich auf die Steuerung von Servomotoren mit Hilfe eines Arduino-Moduls und die wichtigsten Einschränkungen, beginnend mit einer externen Stromversorgung (der Arduino hat nicht genug Power, um den Servomotor im Beispiel zu versorgen). Der Rest reduziert sich auf das Laden des Codes (verfügbar in der Quelle unten), der den Pin für die Steuerung angibt, der mit dem Servo verbunden wird.
