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Was sind Servomotoren und wie funktionieren sie?

Lesezeit: 2 Minuten Servomotoren gibt es schon lange und sie werden in vielen Anwendungen eingesetzt. Sie sind klein, aber leistungsstark und sehr energieeffizient. Mit Servomotoren können ferngesteuerte oder funkgesteuerte Spielzeugautos, Roboter und Flugzeuge betrieben werden. Servomotoren werden auch in Industrieanwendungen, in der Robotik, in der Inline-Fertigung oder in der Pharmazie eingesetzt.

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Was sind Servomotoren und wie funktionieren sie?

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Wie funktionieren Servomotoren?

Um zu verstehen, wie das Servo funktioniert, müssen Sie einen genaueren Blick auf den Motor werfen. Es findet sich ein ziemlich einfacher Aufbau: ein kleiner Gleichstrommotor, ein Potentiometer und ein Steuerkreis. Der Motor ist über Zahnräder am Stellrad befestigt. Wenn sich der Motor dreht, ändert sich der Widerstand des Potentiometers, sodass der Steuerkreis genau regeln kann, wie viel Bewegung sich in welche Richtung befindet.

Wenn sich die Welle des Motors in der gewünschten Position befindet, wird die dem Motor zugeführte Leistung gestoppt. Wenn nicht, wird der Motor in die entsprechende Richtung gedreht. Die gewünschte Position wird über elektrische Impulse über die Signalleitung gesendet. Die Motordrehzahl ist proportional zur Differenz zwischen Istposition und Sollposition. Befindet sich der Motor also in der Nähe der gewünschten Position, dreht er sich langsam, ansonsten dreht er sich schnell. Dies nennt man Proportionalregelung. Dies bedeutet, dass der Motor nur so viel wie nötig läuft, um die anstehende Aufgabe zu erfüllen, was sehr energieeffizient ist.

Wie wird das Servo gesteuert?

Servos werden durch Senden eines elektrischen Impulses mit variabler Breite oder einer Impulsbreitenmodulation durch die Steuerleitung gesteuert. Es gibt einen minimalen Impuls, einen maximalen Impuls und eine Wiederholungsrate. Servomotoren wie die der GHV können sich normalerweise nur um 90 ° in beide Richtungen drehen, um insgesamt 180 ° zu bewegen. Die neutrale Position des Motors ist definiert als die Position, in der der Servo die gleiche mögliche Drehung im oder gegen den Uhrzeigersinn hat. Die an den Motor gesendete Impulsbreitenmodulation bestimmt die Position der Welle und basiert auf der Dauer des über die Steuerleitung gesendeten Impulses. Der Rotor dreht sich in die gewünschte Position. Der Servomotor erwartet alle 20 Millisekunden einen Impuls. Wie lang der Impuls ist, entscheidet darüber, wie weit der Motor sich dreht. So bewirkt ein 1,5 Millisekunden Impuls, dass sich der Motor in die 90 ° -Position dreht. Wenn der Wert kürzer als 1,5 Millisekunden ist, wird er gegen den Uhrzeigersinn in Richtung 0 ° verschoben. Wenn der Wert länger als 1,5 Millisekunden ist, wird der Servo im Uhrzeigersinn in Richtung 180 ° gedreht.

Wenn diesen Servos befohlen wird, sich zu bewegen, bewegen sie sich in die Position und halten diese Position. Wenn eine externe Kraft gegen das Servo drückt, während das Servo eine Position hält, kann sich das Servo nicht aus dieser Position heraus bewegen. Die maximale Kraft, die das Servo ausüben kann, wird als Drehmoment des Servos bezeichnet. Der Positionsimpuls muss wiederholt werden, um das Servo anzuweisen, in der gewünschten Position zu bleiben.

Welche Arten von Servomotoren gibt es?

Es gibt zwei Arten von Servomotoren – AC und DC. AC-Servos können höhere Stromstöße verarbeiten und werden in Industriemaschinen eingesetzt. DC-Servos sind nicht für hohe Stromstöße ausgelegt und eignen sich normalerweise besser für kleinere Anwendungen. Im Allgemeinen sind Gleichstrommotoren kostengünstiger als ihre Wechselstrommotoren. Dies sind in der Regel Servomotoren, die speziell für die kontinuierliche Rotation konstruiert wurden. Sie sind mit zwei Kugellagern auf der Abtriebswelle ausgestattet, um die Reibung zu verringern und den Zugang zum Potentiometer für die Restpunkteinstellung zu erleichtern.

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