آموزش های کامل موتور سروو{جلسه بیست و چهارم}

مقدمه

استفاده از موتورهای سروو یکی از روش های بسیار آسان برای اضافه کردن حرکت به پروژه های الکترونیکی است.  این نوع موتورها  در هواپیماهای مدل ، ماشین های کنترل از راه دور و … کاربرد دارند. خاصیت جالب این موتورها این است که میتوانید به صورت دقیق به آنها دستور دهید که چقدر بچرخند و آنها نیز این کار را برای شما انجام می دهند. 

موتورهای DC عادی دارای دو سیم هستند و تا وقتی برق به آنها متصل است به صورت پیوسته می چرخند. اگر بخواهیم جهت چرخش این نوع موتورها را عوض کنیم ، کافی است جای دو سیم تغذیه آن را جا به جا کنیم. اگر بخواهیم میزان چرخش آنها را اندازه گیری کنیم ، نیاز به یک وسیله خارجی داریم. ( مثل انکودر ) 

در مقابل ما به موتورهای سروو دقیقا دستور میدهیم که چقدر بچرخند. موتورهای سروو دارای سه سیم هستند. یک سیم برای VCC ، یک سیم برای GND و سیم سوم برای دستور به موتور می باشد. (ارسال پالس)

آشنایی با مکانیزم سروو

[post_shop]

به صورت کلی یک مکانیزم سروو (servomechanism) که به اختصارservo اون رو نامگذاری میکنیم ، در واقع دستگاه و وسیله ای است که با استفاده از فیدبک به نتیجه مورد نظر خود میرسد. کنترل با استفاده از فیدبک در موارد زیادی استفاده می شود. کنترل پارامترهایی مانند مکان ، سرعت و دما نمونه ای از مواردی هستند که میتوانیم در آن از کنترل فیدبک استفاده کنیم. 

دستگاه و وسیله ای که ما قصد داریم در این جلسه به آموزش آن بپردازیم ، سروو موتورها می باشد. این موتورها را میتوان در وسایل کنترلی دید ، چون این قابلیت را به ما میدهند که بتوانیم به صورت دقیق مکان را کنترل کنیم. البته نباید آنها را با موتورهای سروو بزرگ صنعتی مقایسه کرد و بین این دو نوع تفاوت وجود دارد. ما در این جلسه صرفا به موتورهای ساده که به صورت معمول در کارهای رباتیکی از آن استفاده میکنیم ، خواهیم پرداخت. 

موتورهای سروو را میتوان در اندازه و شکل های فراوانی یافت. از نمونه های بسیار ریز گرفته تا نمونه های غول پیکر. ما وقتی که یک موتور سروو را خریداری میکنیم ، علاوه بر خود موتور ، چند قطعه اضافی نیز دریافت میکنیم. مانند کلگی های موتور سروو ( به انگلیسی horns) که به شافت موتور سروو متصل می شوند. نمونه از این horns ها رو در زیر مشاهده میکنید: 

اتصالات الکتریکی : 

اکثر موتورهای سروو دارای سه سیم مادگی با فاصله استاندارد 0.1 اینچ هستند. یکی از چیزهایی که ممکن است کمی گیج کننده باشد این است که رنگ این سه سیم همیشه ثابت نیست و ممکن است برای موتورهای مختلف رنگ های متفاومتی را ببینیم. 

در جدول زیر رنگ های مورد استفاده برای سیم های موتور سرووهایی که توسط شرکت های مختلف تولید می شوند ، آورده شده : 

یکی از نکاتی که میتواند به ما در تشخیص رنگ سیم ها کمک کند این است که معمولا رنگ هایی مثل مشکی و قهوه ای زمین هستند و رنگ قرمز نیز VCC موتور می باشد. 

تذکر مهم :  اگر در مورد رنگ ها و پایه های موتور سروو خود شک دارید حتما به دیتاشیت های مربوطه مراجعه کنید و به هیچ عنوان به صورت شانسی سیم ها را متصل نکنید. 

سیگنال کنترل : 

از طریق سیم سوم کانکتور موتور سروو ما میتوانیم سیگنال خود را به موتور اعمال کنیم. منظور از سیگنال کنترلی همان پالس ساده می باشد. فرکانس پالس ارسالی 50 هرتز می باشد و پهنای آن نیز از 1 میلی ثانیه تا 2 میلی ثانیه است. یکی از راه های خوب برای تولید پالس استفاده از واحد PWM میکروکنترلر است که ما قبلا در یک جلسه به صورت مفصل به آن پرداخته بودیم. لینک این جلسه در زیر آورده شده است : 

• شناخت کامل موج های PWM

تغذیه موتورهای سروو

در وسایل اسباب بازی کنترل از راه دور ، ولتاژ نامی 4.8 ولت می باشد که البته این ولتاژ پس از شارژ باتری کمی بالاتر از مقدار 4.8 می باشد. این ولتاژ پس از کمی کار افت میکند و به تبع آن گشتاور در دسترس نیز دچار افت می شود و این میتواند گاهی اوقات خطرناک نیز باشد. 

اگر از باتری ها استفاده نمیکنید ، گزینه های متعدد دیگری نیز در دسترس شما است. اگر از بردهایی مثل آردوینو یا سایر میکروکنترلرها استفاده میکنید ، ماکزیمم ولتاژ اعمالی به موتور 5.5 ولت می باشد. 

فارغ از نوع تغذیه موتور ، واضح است که جریان مصرفی موتور با افزایش بار مکانیکی ، افزایش می یابد. یک موتور سروو کوچک که چیزی به شافت آن متصل نشده است ، جریانی در حدود 10 میلی آمپر دارد. در حالی که برای موتورهای بزرگتر این مقدار بیشتر می شود. در صورتی که منبع شما توان تامین چنین جریانی را نداشته باشد ، باعث به وجود آمدن اتفاقات غیر منتظره می شود. ( مانند ریست میکروکنترلر) 

علاوه بر آن اگر در پروژه خود قصد دارید از چندین موتور سروو استفاده کنید ، بهتر است از سیم های کلفت استفاده کنید و موتورهای خود را هر کدام به صورت جداگانه به منبع تغذیه متصل کنید. ( به جای آن که تغذیه هر کدام را از دیگری بگیرید.) به این نوع سیم بندی ، سیم بندی ستاره گفته می شود و باعث می شود که در صورت ایجاد مشکل تغذیه برای یکی از موتورها ، کل سیستم از کار نیفتد و بقیه موتورها ، مستقل از آن موتور کار کنند. 

اگر شک دارید ، هنگام چرخش موتورها ، مولتی متر را بردارید و جریان مصرفی آن ها را اندازه بگیرید و ببینید که آیا در مقدار VCC تغییری ایجاد شده است یا خیر. 

بررسی ساختار داخلی یک موتور سروو

در شکل زیر نمای بازشده از یک موتور سروو را میبینید. همانطور که میبینید یک موتور سروو از یک موتور DC ، گیربکس ، پتانسیومتر و یک PCB کوچک تشکیل شده است که بر روی این PCB یک آیسی قرار گرفته است که احتمالا یک میکروکنترلر یا یک آیسی مخصوص موتور سروو می باشد. 

در طرف دیگر PCB ما چندین ترانزیستور را مشاهده میکنیم که احتمالا یک ساختار پل H را تشکیل می دهند که به کمک آن میتوان به موتور دستور داد که در جهت های ساعتگرد و پادساعتگرد بچرخد. 

بلوک دیاگرام مربوط به حرکت این موتور نیز در زیر آورده شده است : 

در واقع اگر بخواهیم به زبان ساده و دقیق نحوه عملکرد یک موتور سروو را توضیح دهیم ، خواهیم داشت : 

در ابتدا ما به کمک میکروکنترلر یا رادیوکنترل یک پالس به موتور خود اعمال میکنیم. این پالس پهنایی بین 1 تا 2 میلی ثانیه دارد و فرکانس آن نیز 50 هرتز می باشد. هنگام دریافت این پالس ، با توجه به میزان پهنای آن ، مدار مورد نظر یک ولتاژ را تولید میکند که این ولتاژ به موتور اعمال می شود. پس از اعمال ولتاژ به موتور و چرخش آن یک پتانسیومتر ( که به شافت موتور متصل شده است و برای اندازه گیری مکان شافت است ) به صورت  لحظه به لحظه ، مکان شافت را اندازه گیری میکند و آن را به مدار گفته شده ارسال میکند و مدار نیز با توجه به موقعیت زاویه ای موتور ، دستورهای لازم در جهت رسیدن به مقدار مورد نظر را به موتور اعمال میکند و این کار تا زمان رسیدن شافت موتور به مقدار مورد نظر ادامه پیدا میکند. 

پارامترهای مهم هنگام خرید

هنگام خرید یک موتور سروو چند پارامتر وجود دارد که توجه به آنها میتواند باعث خرید بهتر شود. در زیر این پارامترها آورده شده است : 

زوایه چرخش موتور :

توجه داشته باشید که زاویه چرخش برخی از موتورهای سروو ، 90 درجه است و بیشتر از آن نمیتوانید بچرخانید. در صورت این که به زور آنها را بچرخانید احتمال شکستن گیربکس وجود دارد. 

موتورهای چرخش کامل : 

در برخی از موتورهای سروو برچسب 360 درجه وجود دارد که این برچسب نشان می دهد که این موتور 360 درجه کامل را به صورت پیوسته می چرخد. نمونه ای از این موتورها در زیر آورده شده است : 

 موتورهای 360 درجه ، از یک پالس 20mSec برای سرعت چرخش و جهت آن استفاده می کند. در واقع در این موتورها ، بر خلاف سایر موتورها ، کنترل موقعیت زاویه ای نداریم. البته این موتورها مشابه سایر موتورهای سروو می باشند و از همان محدوده تغذیه استفاده میکنند. همچنین سه سیم خروجی برای کنترل دارند و در اندازه های موتورهای معمولی نیز تولید می شوند. 

البته سرعت زاویه ای این موتورها کم است. این سرعت در حدود 60RPM می باشد. اگر نیاز به موتوری با سرعت زاویه ای بیشتر دارید ، موتورهای سروو گزینه ای مناسبی نیستند. به جای آن ها میتوان از موتورهای DC گیربکس دار یا موتورهای براشلس استفاده کرد. البته سیم های این نوع موتورها با سیم های موتورهای سروو سازگاری ندارند و متفاومت هستند. 

آنالوگ و دیجیتال بودن : 

موتورهایی که با پالس قابل کنترل هستند و ما تاکنون در مورد آنها بحث کرده ایم ، موتورهای آنالوگ هستند. نوع دیگری از موتورهای سروو نیز وجود دارند که قابلیت کنترل با پالس های سرعت بالا را دارند و دارای یک ارتباط سریال می باشند که به کمک این ارتباط سریال میتوان تنظیمات مربوط به این موتورها را انجام داد. 

[/post_shop]

گیربکس فلزی و پلاستیکی : 

یکی دیگر از نکاتی که هنگام خرید یک موتور باید به آن توجه کنید ، نوع گیربکس موتور می باشد. 

موتورهای سروو ارزان ، از گیربکس های پلاستیکی استفاده می کنند. در حالی که موتورهای گرانتر از گیربکس های فلزی استفاده می کنند. 

در صورتی که از موتورهای گیربکس دار پلاستیکی استفاده میکنید ، احتمالا این که با بار اضافی ، به گیربکس آسیب برسد زیاد است. در شکل زیر نمونه ای از یک گیربکس پلاستیکی شکسته شده را مشاهده میکنید:

دوستان عزیز بیشتر دوره های مربوط به این وب سایت رایگان می باشد. در صورت تمایل می توانید به اندازه وسع مالی خود(هر چند ناچیز) جهت پرداخت هزینه های نگهداری وب سایت از ما حمایت کنید:

به پایان این جلسه رسیدیم. مثل همیشه میتوانید ما را در تلگرام و یا اینستاگرام دنبال کنید: