Do-it-yourself na pag-aayos ng servo motor

Sa detalye: do-it-yourself servo motor repair mula sa isang tunay na master para sa site na my.housecope.com.

Gumawa ako kamakailan ng robot arm, at ngayon ay nagpasya akong magdagdag ng mini servo-powered gripper dito. Nagpasya akong gumawa ng dalawang variation upang makita kung mas gagana ito sa isang tuwid o bilog na gear. Mas nagustuhan ko ang round gear na bersyon, dahil 2 oras lang itong ginawa, at napakaliit ng agwat sa pagitan ng mga gear.

Una, pinutol ko ang mga bahagi sa isang milling machine:

Binubuo ko ang mga bahagi na may 2x10mm screws.

At narito kung paano nakakabit ang mini servo sa gripper:

Paano gumagana ang servo gripper:

At ngayon, kapag naipon na ang lahat at halos handa na rin ang mekanikal na bahagi, kailangan ko na lang tapusin ang elektronikong bahagi ng trabaho! Pinili ko ang isang Arduino upang kontrolin ang aking robot, at gumawa ng isang circuit (ito ay nasa kanan) upang ikonekta ang Arduino sa servo.

Ang circuit ay talagang napaka-simple, nagpapadala lamang ito ng mga signal papunta at mula sa Arduino. Mayroon ding connector para sa infrared receiver at ilang connector para sa power supply at 4 na koneksyon sa iba pang (hindi nagamit) Arduino pin. Kaya, ang isa pang switch o sensor ay maaaring konektado.

At narito kung paano gumagalaw ang braso ng manipulator:

Ang pagkuha ng enterprise ng isang CNC milling machine para sa paggawa ng mga facade mula sa MDF ay nagpapataas ng tanong ng pangangailangan na mag-overpay para sa ilang mga mekanismo at power unit na naka-install sa mahal at high-tech na kagamitan. Upang iposisyon ang mga power unit ng CNC machine, bilang panuntunan, ginagamit ang mga stepper motor at servo motors (servo drives).

Video (i-click upang i-play).

Ang mga stepper motor ay mas mura. Gayunpaman, ang mga servo drive ay may malawak na hanay ng mga pakinabang, kabilang ang mataas na pagganap at katumpakan ng pagpoposisyon. Kaya ano ang pipiliin?

Larawan - Pag-aayos ng servo motor na Do-it-yourself

Ang stepper motor ay isang brushless DC synchronous na motor na may maramihang stator windings. Kapag ang kasalukuyang ay inilapat sa isa sa mga windings, ang rotor ay umiikot at pagkatapos ay naayos sa isang tiyak na posisyon. Ang sunud-sunod na paggulo ng mga windings sa pamamagitan ng stepper motor control controller ay nagpapahintulot sa iyo na iikot ang rotor sa isang naibigay na anggulo.

Ang mga stepper motor ay malawakang ginagamit sa industriya, dahil mayroon silang mataas na pagiging maaasahan at mahabang buhay ng serbisyo. Ang pangunahing bentahe ng stepper motors ay ang katumpakan ng pagpoposisyon. Kapag ang kasalukuyang ay inilapat sa windings, ang rotor ay paikutin nang mahigpit sa isang tiyak na anggulo.

· Mataas na torque sa mababa at zero na bilis;

· Mabilis na pagsisimula, huminto at baligtarin;

· Magtrabaho sa ilalim ng mataas na pagkarga nang walang panganib na mabigo;

· Ang tanging mekanismo ng pagsusuot na nakakaapekto sa tagal ng operasyon ay ang mga bearings;

· Posibilidad ng paglitaw ng isang resonance;

· Patuloy na pagkonsumo ng kuryente anuman ang karga;

Pagkawala ng metalikang kuwintas sa mataas na bilis;

· Kakulangan ng feedback kapag nagpoposisyon;

· Mahina ang kakayahang ayusin.

Larawan - Pag-aayos ng servo motor na Do-it-yourself

Ang servomotor (servo drive) ay isang de-koryenteng motor na kinokontrol sa pamamagitan ng negatibong feedback, na nagbibigay-daan sa iyong tumpak na kontrolin ang mga parameter ng paggalaw upang makamit ang kinakailangang bilis o makuha ang nais na anggulo ng pag-ikot. Kasama sa komposisyon ng servomotor ang de-koryenteng motor mismo, ang feedback sensor, ang power supply at control unit.

Ang mga tampok ng disenyo ng mga de-koryenteng motor para sa isang servo drive ay hindi gaanong naiiba mula sa maginoo na mga de-koryenteng motor na may isang stator at isang rotor, na tumatakbo sa direkta at alternating na kasalukuyang, mayroon at walang mga brush.Ang isang espesyal na papel dito ay nilalaro ng isang sensor ng feedback, na maaaring mai-install nang direkta sa engine mismo at magpadala ng data sa posisyon ng rotor, pati na rin matukoy ang pagpoposisyon nito sa pamamagitan ng mga panlabas na palatandaan. Sa kabilang banda, ang pagpapatakbo ng isang servomotor ay hindi maiisip nang walang power supply at control unit (aka inverter o servo amplifier), na nagko-convert ng boltahe at dalas ng kasalukuyang ibinibigay sa de-koryenteng motor, sa gayon ay kinokontrol ang pagkilos nito.

· Mataas na kapangyarihan sa maliliit na sukat;

· Mabilis na acceleration at deceleration;

· Tuloy-tuloy at walang patid na pagsubaybay sa posisyon;

· Mababang antas ng ingay, kawalan ng vibrations at isang resonance;

· Malawak na hanay ng bilis ng pag-ikot;

· Matatag na operasyon sa isang malawak na hanay ng mga bilis;

· Maliit na timbang at compact na disenyo;

· Mababang pagkonsumo ng kuryente sa maliliit na loading.

· Hinihingi para sa pana-panahong pagpapanatili (halimbawa, sa pagpapalit ng mga brush);

Ang pagiging kumplikado ng device (ang pagkakaroon ng sensor, power supply at control unit) at ang lohika ng operasyon nito.

Kapag inihambing ang mga katangian ng isang servo drive at isang stepper motor, dapat bigyang pansin ng isa, una sa lahat, ang kanilang pagganap at gastos.

Para sa paggawa ng mga facade ng MDF sa isang maliit na negosyo na nagtatrabaho sa maliliit na volume, sa palagay ko ay hindi na kailangang mag-overpay para sa pag-install ng mga mamahaling servo motor sa isang CNC milling machine. Sa kabilang banda, kung ang isang negosyo ay naghahangad na maabot ang pinakamataas na posibleng dami ng produksyon, kung gayon walang saysay na mura sa mababang-pagganap na mga stepper motor para sa CNC.

Ang mga servo motor ay ginagamit hindi lamang sa pagmomodelo ng sasakyang panghimpapawid at robotics, maaari rin silang magamit sa mga kagamitan sa bahay. Ang maliit na sukat, mataas na pagganap, at simpleng servomotor control ay ginagawa silang pinakaangkop para sa remote control ng iba't ibang device.

Ang pinagsamang paggamit ng servo motors na may mga radio module para sa pagtanggap at pagpapadala ay hindi lumilikha ng anumang mga paghihirap, ito ay sapat na sa gilid ng receiver upang ikonekta lamang ang naaangkop na konektor sa servo motor, na naglalaman ng supply boltahe at ang control signal, at ang trabaho ay tapos na.

Ngunit kung gusto naming kontrolin ang servomotor "manu-mano", halimbawa, na may potentiometer, kailangan namin ng pulse control generator.

Sa ibaba ay isang medyo simpleng oscillator circuit batay sa 74HC00 integrated circuit.

Pinapayagan ng circuit na ito ang manu-manong kontrol ng mga servomotor sa pamamagitan ng paglalapat ng mga control pulse na may lapad na 0.6 hanggang 2 ms. Maaaring gamitin ang scheme, halimbawa, upang paikutin ang maliliit na antenna, panlabas na mga spotlight, CCTV camera, atbp.

Ang batayan ng circuit ay ang 74HC00 (IC1) chip, na 4 NAND gate. Ang isang oscillator ay nilikha sa mga elemento ng IC1A at IC1B, sa output kung saan ang mga pulso ay nabuo na may dalas na 50 Hz. Isinasaaktibo ng mga pulso na ito ang RS flip-flop, na binubuo ng mga elemento ng logic na IC1C at IC1D.

Basahin din:  Do-it-yourself na pag-aayos ng isang lumang set ng kusina

Larawan - Pag-aayos ng servo motor na Do-it-yourself

Sa bawat pulso na nagmumula sa generator, ang output ng IC1D ay nakatakda sa "0" at ang capacitor C2 ay pinalabas sa pamamagitan ng risistor R2 at ang potentiometer P1. Kung ang boltahe sa kapasitor C2 ay bumaba sa isang tiyak na antas, pagkatapos ay inililipat ng RC circuit ang elemento sa kabaligtaran ng estado. Kaya, sa output nakakakuha kami ng mga hugis-parihaba na pulso na may panahon na 20 ms. Ang lapad ng pulso ay nakatakda sa potentiometer P1.

Halimbawa, binabago ng Futaba S3003 servo drive ang anggulo ng pag-ikot ng shaft ng 90 degrees dahil sa control pulses na may tagal na 1 hanggang 2 ms. Kung babaguhin natin ang lapad ng pulso mula 0.6 hanggang 2ms, ang anggulo ng pag-ikot ay magiging hanggang 120°. Ang mga bahagi sa circuit ay pinili sa paraang ang output pulse ay nasa hanay na 0.6 hanggang 2 ms, at samakatuwid ang anggulo ng pag-install ay 120°. Ang S3003 servo motor ng Futaby ay may sapat na malaking metalikang kuwintas, at ang kasalukuyang pagkonsumo ay maaaring mula sa sampu hanggang daan-daang mA, depende sa mekanikal na pagkarga.

Larawan - Pag-aayos ng servo motor na Do-it-yourself

Larawan - Pag-aayos ng servo motor na Do-it-yourself

Ang servomotor control circuit ay binuo sa isang double-sided printed circuit board na may sukat na 29 x 36 mm.Ang pag-install ay napaka-simple, kaya kahit na ang isang baguhan na amateur sa radyo ay madaling mahawakan ang pagpupulong ng aparato.

Ang mga valve motor ay mga kasabay na brushless (brushless) na makina. Sa rotor ay mga permanenteng magnet na gawa sa mga bihirang metal na lupa, sa stator mayroong isang armature winding. Ang paglipat ng mga windings ng stator ay isinasagawa ng mga semiconductor power switch (transistors) upang ang stator magnetic field vector ay palaging patayo sa rotor magnetic field vector - para dito, ginagamit ang isang rotor position sensor (Hall sensor o encoder). Ang kasalukuyang phase ay kinokontrol ng PWM modulation at maaaring maging trapezoidal o sinusoidal.

Ang flat rotor ng linear motor ay gawa sa mga rare earth permanent magnet. Ayon sa prinsipyo ng operasyon, ito ay katulad ng isang balbula motor.

Hindi tulad ng tuluy-tuloy na pag-ikot ng mga kasabay na makina, ang mga stepper motor ay may binibigkas na mga pole sa stator, kung saan matatagpuan ang mga control winding coils - ang kanilang paglipat ay isinasagawa ng isang panlabas na drive.

Isaalang-alang ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang reaktibo na stepper motor, kung saan ang mga ngipin ay matatagpuan sa mga stator pole, at ang rotor ay gawa sa malambot na magnetic steel at mayroon ding mga ngipin. Ang mga ngipin sa stator ay nakaayos upang sa isang hakbang ang magnetic resistance ay mas mababa kasama ang longitudinal axis ng motor, at sa isa pa - kasama ang transverse axis. Kung ang mga windings ng stator ay discretely nasasabik sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod na may direktang kasalukuyang, pagkatapos ay ang rotor ay iikot ng isang hakbang sa bawat paglipat, katumbas ng pitch ng mga ngipin sa rotor.

Ang ilang mga modelo ng mga frequency converter ay maaaring gumana sa parehong mga karaniwang asynchronous na motor at servo motor. Iyon ay, ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga servo drive ay wala sa bahagi ng kapangyarihan, ngunit sa control algorithm at bilis ng pagkalkula. Dahil ang programa ay gumagamit ng impormasyon tungkol sa posisyon ng rotor, ang servo drive ay may interface para sa pagkonekta ng isang encoder na naka-mount sa motor shaft.

Ginagamit ng mga servo system ang prinsipyo subordinate na kontrol: ang kasalukuyang loop ay subordinate sa speed loop, na siya namang subordinate sa position loop (tingnan ang automatic control theory). Una, ang pinakaloob na loop, ang kasalukuyang loop, ay nababagay, pagkatapos ay ang speed loop, at ang huli ay ang position loop.

kasalukuyang loop palaging ipinapatupad sa servo.

bilis ng loop (pati na rin ang isang sensor ng bilis) ay palaging naroroon sa sistema ng servo, maaari itong ipatupad pareho sa batayan ng isang servo controller na binuo sa drive, at panlabas.

Loop ng posisyon ginagamit para sa tumpak na pagpoposisyon (halimbawa, mga feed axes sa mga CNC machine).

Kung walang mga backlashes sa mga kinematic na koneksyon sa pagitan ng executive body (coordinate table) at ang motor shaft, pagkatapos ay ang coordinate ay hindi direktang muling kinakalkula ng halaga ng rotary encoder. Kung may mga backlashes, pagkatapos ay isang karagdagang sensor ng posisyon (na konektado sa servo controller) ay naka-install sa executive body para sa direktang pagsukat ng coordinate.

Iyon ay, depende sa pagsasaayos ng mga loop ng bilis at posisyon, ang naaangkop na servo controller at servo drive ay pinili (hindi lahat ng servo controller ay maaaring magpatupad ng isang position loop!).

  • pagpoposisyon
  • Interpolation
  • Pag-synchronize, electronic gear (Gear)
  • Tumpak na pagpapanatili ng bilis ng pag-ikot (machine spindle)
  • Electronic cam (Cam)
  • Programmable logic controller.

Sa pangkalahatan, ang isang servo system (Motion Control System) ay maaaring binubuo ng mga sumusunod na device:

  • Servo motor (Servo Motor) na may circular speed feedback sensor (maaari din itong kumilos bilang rotor position sensor)
  • Servo Gear
  • Actuator position sensor (hal. linear feed axis coordinate sensor)
  • Servo Drive
  • Servo controller (Motion Controller)
  • Interface ng Operator (HMI).