Jeśli natkniemy się na jakiś projekt na Hackaday lub na portalu Instructables, najprawdopodobniej jednym z użytych komponentów będzie serwomechanizm. Wielką zaletą serwomechanizmów w porównaniu z klasycznymi silnikami jest to, że mogą przyjąć określoną pozycję i ją utrzymać, co (zazwyczaj) przekłada się na wysoki poziom precyzji. Teraz pytanie brzmi: Jak to osiągają?
Jak działają serwomechanizmy?
Na rynku istnieje szeroka gama serwomechanizmów, a niektóre modele są tak zaawansowane, że stają się zaporowo drogie, ale typowe konstrukcje w zupełności wystarczą, aby poznać podstawowy mechanizm, składający się z układu elektronicznego, silnika prądu stałego, przekładni zębatej, która „łączy” silnik z „wałkiem wyjściowym”, oraz potencjometru umieszczonego na dole wału, który jednocześnie jest podłączony do układu.
Zadaniem potencjometru jest sprzężenie zwrotne położenia wału, natomiast przekładnia zębata odpowiada za zmniejszenie liczby obrotów (typowa wartość to 60 RPM) i zwiększenie torque (wiem, że RAE nie przepada za tym słowem, ale proszę o wyrozumiałość).
Konwencjonalny serwomechanizm może obracać się o 180 stopni, ale nie jest to ograniczenie, które wpływa na jego najpopularniejsze zastosowania, takie jak układy kierownicze w modelarstwie lotniczym czy małe roboty. Serwomechanizm jest sterowany za pomocą sygnału modulowanego szerokością impulsu lub PWM.
Większość modeli wykorzystuje sygnały o częstotliwości 50 Hz, co ogranicza czas między impulsami do 20 milisekund. Sam czas trwania impulsu określa położenie kątowe serwa, przy niezwykle krótkich odstępach.
Konkretne liczby mogą się różnić w zależności od modelu, ale ogólnie mówi się o 1 milisekundzie (lub 0,5) dla kąta 0 stopni, 1,5 milisekundy dla 90 stopni i 2 milisekundach (lub 2,5) dla 180 stopni.
Układ sterowania porównuje napięcie z potencjometru z napięciem sygnału i w razie potrzeby aktywuje zintegrowany mostek H, aby zmienić kierunek obrotów, aż różnica między oboma sygnałami wyniesie zero. Druga część towarzyszącego nam wideo skupia się na sterowaniu serwomechanizmami za pomocą modułu Arduino i omawia główne ograniczenia, zaczynając od zewnętrznego źródła zasilania (Arduino nie ma wystarczającej mocy, aby zasilić serwomechanizm w tym przykładzie). Reszta sprowadza się do wgrania kodu (dostępnego w źródle poniżej) z określeniem pinu sterującego, który zostanie podłączony do serwa.
