Servovariklio remontas „pasidaryk pats“.

Išsamiau: „Pasidaryk pats“ servovariklio remontas iš tikro meistro svetainėje my.housecope.com.

Neseniai sukūriau roboto ranką, o dabar nusprendžiau prie jos pridėti suėmimo įrenginį, maitinamą mini servo. Nusprendžiau padaryti du variantus, kad pamatyčiau, kaip jis geriau veiktų su tiesia arba apvalia pavara. Man labiau patiko apvalios pavaros variantas, nes pagaminti užtruko tik 2 valandas, o tarpas tarp pavarų buvo labai mažas.

Pirmiausia iškirpau dalis frezavimo staklėmis:

Surinkiau dalis naudodamas 2x10 mm varžtus.

Ir štai kaip mini servo pritvirtinamas prie griebtuvo:

Kaip veikia servo griebtuvas:

O dabar, kai viskas surinkta ir mechaninė dalis taip pat beveik paruošta, belieka baigti elektroninę darbo dalį! Aš pasirinkau Arduino valdyti savo robotą ir sukūriau grandinę (ji yra dešinėje), kad prijungčiau Arduino prie servo.

Grandinė iš tikrųjų yra labai paprasta, ji tiesiog siunčia signalus į Arduino ir iš jo. Taip pat yra infraraudonųjų spindulių imtuvo antraštė ir keletas maitinimo šaltinio jungčių bei 4 jungtys su likusiais (nenaudojamais) Arduino kontaktais. Taigi galima prijungti kitą jungiklį ar jutiklį.

Štai kaip juda manipuliatoriaus ranka:

Įmonei įsigijus CNC frezavimo stakles fasadams iš MDF gaminti, kyla klausimas, ar reikia permokėti už tam tikrus mechanizmus ir jėgos agregatus, sumontuotus brangioje ir aukštųjų technologijų įrangoje. CNC staklių galios blokams nustatyti dažniausiai naudojami žingsniniai varikliai ir servovarikliai (servovaros).

Vaizdo įrašas (spustelėkite norėdami paleisti).

Žingsniniai varikliai yra pigesni. Tačiau servo pavaros siūlo daugybę privalumų, įskaitant didelį našumą ir padėties nustatymo tikslumą. Taigi, ką turėtumėte pasirinkti?

Vaizdas – „pasidaryk pats“ servo variklių remontas

Žingsninis variklis yra bešepetėlis nuolatinės srovės sinchroninis variklis, turintis kelias statoriaus apvijas. Kai į vieną iš apvijų patenka srovė, rotorius pasisuka ir užsifiksuoja tam tikroje padėtyje. Nuoseklus apvijų sužadinimas per žingsninio variklio valdiklį leidžia rotoriui suktis tam tikru kampu.

Žingsniniai varikliai yra plačiai naudojami pramonėje, nes jie pasižymi dideliu patikimumu ir ilgu tarnavimo laiku. Pagrindinis žingsninių variklių pranašumas yra padėties nustatymo tikslumas. Kai srovė bus nukreipta į apvijas, rotorius pasisuks griežtai tam tikru kampu.

· Didelis sukimo momentas esant mažam ir nuliniam greičiui;

· Greitas paleidimas, sustabdymas ir atbuline eiga;

· Darbas esant didelei apkrovai be gedimo rizikos;

· Vienintelis nusidėvėjimo mechanizmas, turintis įtakos tarnavimo laikui, yra guoliai;

· Rezonanso galimybė;

· Pastovus energijos suvartojimas nepriklausomai nuo apkrovos;

· Sukimo momento kritimas esant dideliam greičiui;

· grįžtamojo ryšio trūkumas pozicionavimo metu;

· Prastas remonto galimybės.

Vaizdas – „pasidaryk pats“ servo variklių remontas

Servo variklis (servomotor) – tai elektros variklis su neigiamu grįžtamojo ryšio valdymu, leidžiančiu tiksliai valdyti judėjimo parametrus, kad būtų pasiektas reikiamas greitis arba išgautų norimą sukimosi kampą. Servovariklis apima patį elektros variklį, grįžtamojo ryšio jutiklį, maitinimo šaltinį ir valdymo bloką.

Servo pavaros elektros variklių konstrukcijos ypatybės nedaug skiriasi nuo įprastų elektros variklių su statoriumi ir rotoriumi, veikiančių nuolatine ir kintama srove, su šepečiais ir be jų.Ypatingą vaidmenį čia atlieka grįžtamojo ryšio jutiklis, kuris gali būti montuojamas tiek tiesiai pačiame variklyje, tiek perduoti duomenis apie rotoriaus padėtį bei nustatyti jo padėtį pagal išorinius ženklus. Kita vertus, servovariklio veikimas neįsivaizduojamas be maitinimo ir valdymo bloko (dar žinomo kaip inverteris arba servo stiprintuvas), kuris konvertuoja į elektros variklį tiekiamos srovės įtampą ir dažnį, taip valdydamas jo veikimą.

· Didelė galia su mažais matmenimis;

· Greitas įsibėgėjimas ir lėtėjimas;

· Nuolatinis ir nenutrūkstamas padėties sekimas;

· Žemas triukšmo lygis, vibracijos ir rezonanso nebuvimas;

· Platus sukimosi greičio diapazonas;

· Stabilų darbą plačiame greičių diapazone;

· Mažas svoris ir kompaktiškas dizainas;

· Mažas energijos suvartojimas esant mažoms apkrovoms.

· Reikalaujantis periodinės priežiūros (pavyzdžiui, keičiant šepečius);

· Įrenginio sudėtingumas (jutiklio, maitinimo ir valdymo bloko buvimas) ir jo veikimo logika.

Lygindami servo pavaros ir žingsninio variklio charakteristikas, pirmiausia turėtumėte atkreipti dėmesį į jų našumą ir kainą.

MDF fasadų gamybai mažoje įmonėje, dirbančioje su nedideliais kiekiais, manau, kad nereikia permokėti už brangių servo variklių montavimą ant CNC frezavimo staklių. Kita vertus, jei įmonė siekia pasiekti maksimalių galimų gamybos apimčių, nėra prasmės piginti žemo našumo žingsninius CNC variklius.

Servo varikliai naudojami ne tik aviamodeliavime ir robotikoje, jie gali būti naudojami ir buitinėje technikoje. Mažas dydis, didelis našumas, taip pat lengvas servo variklio valdymas daro juos tinkamiausiais įvairių įrenginių nuotoliniam valdymui.

Kombinuotas servo variklių su priėmimo-siuntimo radijo moduliais naudojimas nesukelia jokių sunkumų, imtuvo pusėje pakanka tiesiog prijungti atitinkamą jungtį prie servovariklio, kuriame yra maitinimo įtampa ir valdymo signalas, ir darbas baigtas.

Bet jei norime valdyti servo variklį „rankiniu būdu“, pavyzdžiui, naudojant potenciometrą, mums reikia impulsų valdymo generatoriaus.

Žemiau yra gana paprasta generatoriaus grandinė, pagrįsta 74HC00 integriniu grandynu.

Ši grandinė leidžia rankiniu būdu valdyti servovariklius tiekiant valdymo impulsus, kurių plotis nuo 0,6 iki 2 ms. Schema gali būti naudojama, pavyzdžiui, pasukti mažas antenas, lauko prožektorius, CCTV kameras ir kt.

Grandinės pagrindas yra 74HC00 mikroschema (IC1), kurią sudaro 4 NAND vartai. Ant elementų IC1A ir IC1B sukuriamas generatorius, kurio išėjime formuojami 50 Hz dažnio impulsai. Šie impulsai aktyvuoja RS flip-flop, kurį sudaro vartai IC1C ir IC1D.

Taip pat skaitykite:  Philips maišytuvų remontas pasidaryk pats

Vaizdas – „pasidaryk pats“ servo variklių remontas

Su kiekvienu impulsu, gaunamu iš generatoriaus, IC1D išėjimas nustatomas į "0", o kondensatorius C2 iškraunamas per rezistorių R2 ir potenciometrą P1. Jei įtampa per kondensatorių C2 nukrenta iki tam tikro lygio, tada RC grandinė perkelia elementą į priešingą būseną. Taigi išvestyje gauname stačiakampius impulsus, kurių periodas yra 20 ms. Impulso plotis nustatomas potenciometru P1.

Pavyzdžiui, „Futaba S3003“ servo pavara keičia veleno sukimosi kampą 90 laipsnių dėl valdymo impulsų, kurių trukmė yra nuo 1 iki 2 ms. Jei pakeisime impulso plotį nuo 0,6 iki 2 ms, tada sukimosi kampas yra iki 120 °. Grandinės komponentai parenkami taip, kad išėjimo impulsas būtų nuo 0,6 iki 2 ms, todėl montavimo kampas yra 120 °. S3003 servo variklis iš Futaby turi pakankamai didelį sukimo momentą, o srovės suvartojimas gali būti nuo dešimčių iki šimtų mA, priklausomai nuo mechaninės apkrovos.

Vaizdas – „pasidaryk pats“ servo variklių remontas

Vaizdas – „pasidaryk pats“ servo variklių remontas

Servo variklio valdymo grandinė sumontuota ant dvipusės spausdintinės plokštės, kurios matmenys 29 x 36 mm.Montavimas yra labai paprastas, todėl net pradedantysis radijo mėgėjas gali lengvai susidoroti su įrenginio surinkimu.

Vožtuvų varikliai yra sinchroninės bešepetės (bešepetės) mašinos. Ant rotoriaus yra nuolatiniai magnetai, pagaminti iš retųjų žemių metalų, ant statoriaus yra armatūros apvija. Statoriaus apvijos perjungiamos puslaidininkiniais galios jungikliais (tranzistoriais), kad statoriaus magnetinio lauko vektorius visada būtų statmenas rotoriaus magnetinio lauko vektoriui - tam naudojamas rotoriaus padėties jutiklis (Hall jutiklis arba kodavimo įrenginys). Fazinė srovė yra valdoma PWM moduliacija ir gali būti trapecijos arba sinusinės formos.

Plokščias linijinio variklio rotorius pagamintas iš retųjų žemių nuolatinių magnetų. Iš esmės jis panašus į vožtuvo variklį.

Skirtingai nuo sinchroninių nuolatinio sukimosi mašinų, žingsniniai varikliai turi ryškius statoriaus polius, ant kurių yra valdymo apvijų ritės - jų komutavimą atlieka išorinė pavara.

Panagrinėkime reaktyvaus žingsninio variklio veikimo principą, kuriame dantys yra ant statoriaus polių, o rotorius pagamintas iš minkšto magnetinio plieno ir taip pat turi dantis. Statoriaus dantys yra išdėstyti taip, kad viename žingsnyje magnetinė varža būtų mažesnė išilgai variklio ašies, o kitame - išilgai skersinės. Jei tam tikra seka diskretiškai sužadinsite statoriaus apvijas nuolatine srove, rotorius su kiekvienu komutavimu pasisuks vienu žingsniu, lygiu rotoriaus dantų žingsniui.

Kai kurie dažnio keitiklių modeliai gali veikti tiek su standartiniais indukciniais, tiek su servovarikliais. Tai yra, pagrindinis skirtumas tarp servo yra ne galios skyriuje, o valdymo algoritme ir skaičiavimų greičiu. Kadangi programa naudoja informaciją apie rotoriaus padėtį, servo turi sąsają, skirtą prijungti ant variklio veleno sumontuotą koduotoją.

Servo sistemos naudoja principą pavaldi vadovybė: srovės kilpa yra pavaldi greičio kilpai, kuri savo ruožtu yra pavaldi padėties kilpai (žr. automatinio valdymo teoriją). Pirmiausia sureguliuojama vidinė kilpa, srovės kilpa, po to greičio kilpa ir paskutinė – padėties kilpa.

Srovės kilpa visada įdiegta servo.

Greičio kilpa (taip pat greičio jutiklis) taip pat visada yra servo sistemoje, jis gali būti įgyvendintas tiek pavaroje įmontuotu servo valdikliu, tiek išoriniu.

Padėties kontūras naudojami tiksliam padėties nustatymui (pavyzdžiui, padavimo ašys CNC staklėse).

Jei kinematinėse jungtyse tarp pavaros (koordinačių lentelės) ir variklio veleno nėra atstūmimų, tada koordinatė netiesiogiai perskaičiuojama pagal apskritimo kodavimo įrenginio reikšmę. Jei yra laisvų tarpų, tada ant pavaros yra sumontuotas papildomas padėties jutiklis (kuris yra prijungtas prie servo valdiklio), skirtas tiesioginiam koordinatiniam matavimui.

Tai yra, priklausomai nuo greičio ir padėties kilpų konfigūracijos, parenkamas tinkamas servo valdiklis ir servo pavara (ne kiekvienas servo valdiklis gali įdiegti padėties kilpą!).

  • Padėties nustatymas
  • Interpoliacija
  • Sinchronizacija, elektroninė pavara (Gear)
  • Tikslus sukimosi greičio valdymas (mašinos velenas)
  • Elektroninė kamera
  • Programuojamas loginis valdiklis.

Apskritai servo sistemą (judesio valdymo sistemą) gali sudaryti šie įrenginiai:

  • Servo variklis su apskrito greičio grįžtamojo ryšio jutikliu (jis taip pat gali veikti kaip rotoriaus padėties jutiklis)
  • Servo pavara
  • Pavaros padėties jutiklis (pvz., linijinis pastūmos ašies koordinačių daviklis)
  • Servo pavara
  • Servo valdiklis (judesio valdiklis)
  • Operatoriaus sąsaja (HMI).