Общие сведения о сервоприводах.

Cервопривод или рулевая машинка - это электромеханическое устройство которое устанавливает свой выходной вал в угловое положение в соответствии с управляющим сигналом. Сервоприводы используемые в радиоуправляемых моделях(самолетов, автомобилей, катеров, роботов и т.д.) имеют малые габариты и вес и их относят к классу hobbit. Примером таких сервоприводов могут служить сервоприводы фирм HiTEC и Futaba изображенные на рис 1.

Рис. 1 Сервопривод фирмы HiTEC

Сервоприводы питаются напряжением 4.8 - 6 вольт (обычно " +" это средний красный провод, а земля это черный или коричневый провод на трёх контактном разъёме).

Сервоприводы управляются длительностью импульсов напряжения 3-5 вольт которые повторяются каждый 15-25 мС..

Ширина импульса 1500 микро секунд (мкС) соответствует среднему положению вала сервомашинки. Увеличение ширины импульса на 400 мкС соответствует повороту вала на 45 градусов по часовой стрелке, уменьшение на 400 мкС повороту на 45 градусов против часовой стрелки.

Cкорость поворота вала без нагрузки для SERVO Futaba S3003 составляет 316 градусов в секунду (60 град. за 0.19 сек.) при напряжении питания 6 вольт. Момент на валу Futaba S3003 - 4, 1 Кг*См при 6 вольтах питания.

Как было сказано ранее для управления на вход сервомашинки необходимо подавать ШИМ-импульсы (рис.) с частотой 50 Гц. В среднем положении вала длительность импульса равна 1, 5 мс, в крайних положениях – 1, 1 и 1, 9 мс соответственно.

Рис 2. Управляющие импульсы для сервомашинки

Структурная схема сервомашинки представлена на (рис 3.) и включает:

- генератора опорного импульса (ГОП);

- потенциометр обратной связи;

- компаратор (К);

- устройство выборки-хранения (УВХ);

- силовой мост, в диагональ которого включен ДПТ (М).

Рис 3. Структурная схема сервомашинки.

Обычно на объекте управления устанавливается 2 или более сервоприводов. Соответственно количество каналов управления должно быть равно количеству сервоприводов. Например, в андроидных роботах которые в настоящее время продаются по доступной цене как игрушки (стоимость от 5000 рублей) количество сервоприводов и каналов управления более 4. Мощный бортовой микроконтроллер таких объектов решает довольно сложные задачи по управлению роботом, поэтому часто формирование импульсов управления для сервоприводов возлагают на отдельное устройство выполненное на основе ПЛИС (программируемой логической микросхемы) или дополнительного микроконтроллера.

Целью преддипломной практики было изучение возможности построения четырёх канального устройства управления сервоприводами на основе микроконтроллера фирмы Atmel модели ATMEGA8. Была написана управляющая программа на языке С, с использованием компилятора Code Vision.