Als je een project tegenkomt op Hackaday of op Instructables, is het waarschijnlijk dat een van de gebruikte componenten een servomotor is. Het grote voordeel van servomotoren ten opzichte van klassieke motoren is dat ze een specifieke positie kunnen innemen en die kunnen vasthouden, wat (gewoonlijk) een hoge mate van precisie oplevert. De vraag is nu: Hoe doen ze dat?
Het mechanisme achter servomotoren
Er is een groot aantal servomotoren op de markt, en sommige modellen zijn zo geavanceerd dat ze onbetaalbaar worden, maar de gangbare ontwerpen volstaan om het basismechanisme te bestuderen. Dat bestaat uit een elektronische schakeling, een gelijkstroommotor, een tandwielkast die de motor "verbindt" met een "uitgaande as", en een potentiometer aan de onderkant van de as, die tegelijkertijd op de schakeling is aangesloten.
De potentiometer zorgt voor het terugkoppelen van de aspositie, terwijl de tandwielen het aantal omwentelingen verminderen (60 toeren per minuut is een typische waarde) en het koppel vergroten (ik weet dat sommigen het woord niet mooi vinden, maar sta me toe het te gebruiken).
Een conventionele servomotor kan tot 180 graden draaien, maar dat is geen beperking voor de populairste toepassingen, zoals stuursystemen in modelvliegtuigen en kleine robots. De servomotor wordt aangestuurd via een pulsbreedtemodulatie of PWM.
De meeste modellen gebruiken signalen met een frequentie van 50 Hz, waardoor de tijd tussen twee pulsen beperkt blijft tot 20 milliseconden. De duur van de puls zelf bepaalt de hoekpositie van de servo, met extreem korte intervallen.
De exacte getallen kunnen per model verschillen, maar over het algemeen wordt gesproken over 1 milliseconde (of 0,5) voor een hoek van 0 graden, 1,5 milliseconde voor 90 graden en 2 milliseconden (of 2,5) voor 180 graden.
De regelcircuit vergelijkt de spanning van de potentiometer met de spanning van het signaal en activeert indien nodig een H-brug om de draairichting te veranderen, totdat het verschil tussen beide signalen nul is. Het tweede deel van de video die hierboven staat, richt zich op het aansturen van servomotoren met behulp van een Arduino-module, en de belangrijkste beperkingen, te beginnen met een externe voeding (de Arduino heeft niet genoeg vermogen om de servomotor in het voorbeeld te voeden). De rest komt neer op het laden van de code (beschikbaar in de bron hieronder) en het specificeren van de control-pin die op de servo wordt aangesloten.
