Động cơ servo là thiết bị cơ khí khép kín được sử dụng để điều khiển máy móc với độ chính xác cao. Chúng được tìm thấy trong nhiều ứng dụng từ đồ chơi đến tự động hóa công nghiệp. Có nhiều loại động cơ khác nhau, nhưng động cơ servo được thiết kế đặc biệt cho vị trí góc cụ thể để điều khiển máy. Thông thường, động cơ servo được sử dụng để điều khiển chuyển động theo góc từ 0 ° đến 180 ° và 0 ° đến 90 °. Các nguyên lý làm việc động cơ servo dựa trên PWM ( điều chế độ rộng xung ) xung.
Động cơ servo
Giao diện động cơ servo với vi điều khiển 8051
Động cơ Servo là một trong những động cơ được sử dụng phổ biến nhất để chuyển động góc chính xác. Ưu điểm của việc sử dụng động cơ servo là vị trí góc của động cơ có thể được điều khiển mà không cần bất kỳ cơ chế phản hồi nào. Động cơ servo thường được sử dụng trong ứng dụng thương mại và công nghiệp . Chúng cũng được sử dụng rộng rãi như trong các hệ thống truyền động như rô bốt, máy bay, v.v.
Giao tiếp động cơ Servo với Vi điều khiển 8051
Nguyên lý làm việc và hoạt động của động cơ servo Hobby rất đơn giản, nó bao gồm ba dây trong đó hai dây (Đen và đỏ) dùng để cung cấp điện và dây thứ ba dùng để cung cấp tín hiệu điều khiển. Sóng điều chế độ rộng xung (PWM) được sử dụng làm tín hiệu điều khiển và vị trí góc được xác định bởi độ rộng của xung tại đầu vào điều khiển. Trong bài viết này, chúng tôi đang sử dụng một động cơ servo có góc quay từ 0-180 ° và vị trí góc có thể được điều khiển bằng cách thay đổi các chu kỳ làm việc từ 1ms đến 2ms.
Đây là giao diện động cơ servo với Vi điều khiển 8051 , dây đen nối với chân nối đất và động cơ lấy điện từ dây đỏ. Điều khiển động cơ servo kết nối cổng0 của vi điều khiển 8051. Bộ dao động tinh thể 11.0592MHz được sử dụng để cung cấp xung nhịp cho bộ vi điều khiển và tụ gốm 22pf được sử dụng để ổn định hoạt động của tinh thể. 10KΩ và tụ điện 10uf được sử dụng để cung cấp nguồn khi thiết lập lại cho bộ vi điều khiển.
Điều khiển Động cơ Servo với các góc quay
Nguyên tắc làm việc của động cơ servo chủ yếu phụ thuộc vào chu kỳ làm việc. Nó sử dụng sóng điều biến độ rộng xung (PWM) làm tín hiệu điều khiển. Góc quay được xác định bằng độ rộng xung của chân điều khiển. Ở đây động cơ servo được sử dụng cho góc quay từ 0 đến 180 độ. Chúng ta có thể điều khiển vị trí góc chính xác bằng cách thay đổi xung từ 1ms đến 2ms.
Điều khiển động cơ Servo với góc quay
Lập trình động cơ Servo với góc quay
#include
Sbit servomotor_pin = P0 ^ 5
Độ trễ vô nghĩa (int không dấu)
Void servo_delay (int unsigned)
Void chính ()
{
Servomotor_pin = 0x00
Làm
{
// quay về 0 °
Servomotor_pin = 0x01
Sevo_delay (50)
Servomotor_pin = 0x00
Độ trễ (1000)
// quay sang 90 độ
Servomotor_pin = 0x01
Sevo_delay (82)
Servomotor_pin = 0x00
Độ trễ (1000)
// quay sang 180 độ
Servomotor_pin = 0x01
Sevo_delay (110)
Servomotor_pin = 0x00
Độ trễ (1000)
Trong khi (1)
}
}
Độ trễ vô nghĩa (unsigned int a)
{
Int p không dấu
Đối với (p = 0p
}
Void servo_delay (unsigned int a)
{
Int p không dấu
Đối với (p = 0p
}
Nguyên lý làm việc của động cơ Servo
Nguyên tắc làm việc của động cơ servo chủ yếu phụ thuộc vào 'Quy tắc bàn tay trái Fleming'. Về cơ bản động cơ servo được điều chỉnh với Động cơ DC , một cảm biến vị trí, một giảm tốc Bánh răng và một mạch điện tử. Động cơ DC được cung cấp năng lượng từ pin và chạy ở tốc độ cao và mô-men xoắn thấp. Chúng tôi lắp ráp trục và bánh răng kết nối với động cơ DC sau đó có thể tăng và giảm tốc độ động cơ dần dần.
Cảm biến vị trí cảm nhận vị trí của trục từ vị trí cố định của nó và gửi thông tin đến mạch điều khiển. Mạch điều khiển giải mã các tín hiệu tương ứng từ cảm biến vị trí và so sánh vị trí thực tế của các động cơ với vị trí ưu tiên và theo đó điều khiển hướng quay của động cơ điện một chiều để có được vị trí cần thiết. Nói chung, động cơ servo yêu cầu nguồn cung cấp 4,8V đến 6 V DC.
Điều khiển động cơ Servo bằng lệnh cổng nối tiếp
Mục đích chính của dự án này là điều khiển động cơ servo bằng cách sử dụng máy tính cá nhân. Nó cần một đường điều khiển duy nhất từ bộ vi điều khiển và đường đầu vào nối tiếp, từ cổng nối tiếp máy tính cá nhân để gửi lệnh đến mạch. Nguồn thời gian được cung cấp bởi bộ dao động tinh thể. Mạch động cơ servo được thiết kế giao tiếp với máy tính với sự trợ giúp của cáp nối tiếp và bộ chuyển mức, sau đó mở phần mềm ‘Hyper Terminal’ trong PC để chọn loại máy tính.
Điều khiển động cơ servo bằng lệnh cổng nối tiếp
Sau khi các lệnh được gửi từ máy tính cá nhân (PC) đến bộ vi điều khiển thông qua siêu đầu cuối có bộ dịch chuyển mức, bộ vi điều khiển sẽ thu thập dữ liệu này và so sánh chúng với dữ liệu được xác định trước và tạo ra các tín hiệu tương ứng để kích hoạt trình điều khiển động cơ để điều khiển nó ở tốc độ mong muốn. Nhiều dự án vi điều khiển được phát triển dựa trên động cơ servo như robot cân bằng, máy bay trực thăng đường băng, v.v. Chúng ta có thể sử dụng động cơ servo cho mục đích an ninh bằng cách giao tiếp với camera không dây vì chúng ta có thể điều khiển camera 360 lạc hướng.
Robot tự cân bằng
Robot tự cân bằng có khả năng tự cân bằng với sự trợ giúp của động cơ servo. Robot này đã lắp ráp bằng cách sử dụng các thành phần cấu trúc, cơ khí và điện tử để tạo ra nền tảng không cân bằng rõ ràng được bố trí nhiều để nghiêng theo một hướng thẳng hàng. Các bánh xe của robot có khả năng quay độc lập theo hai cách, được điều khiển bởi một động cơ servo. Thông tin về góc của thiết bị so với mặt đất sẽ được lấy từ cảm biến độ nghiêng trên thiết bị.
Robot tự cân bằng
Cảm biến độ nghiêng có thể là cảm biến gia tốc, cảm biến con quay hồi chuyển, hoặc Cảm biến hồng ngoại (để đo khoảng cách đến mặt đất). Các cảm biến gửi thông tin đến bộ phận điều khiển, bộ phận này sẽ xử lý phản hồi bằng cách sử dụng thuật toán tỷ lệ, tích phân, đạo hàm (PID) cơ bản để tạo tín hiệu điều khiển vị trí bù đến động cơ servo nhằm cân bằng thiết bị.
Ứng dụng động cơ servo
- Nó được sử dụng trong máy ép để cắt các miếng theo kích thước
- Nó được sử dụng trong trạm nạp đường
- Nó được sử dụng trong các ứng dụng Ghi nhãn
- Nó được sử dụng hệ thống đóng gói với chức năng định thời gian ngẫu nhiên
- Nó được sử dụng Được sử dụng trong máy bay
Ưu điểm của động cơ Servo
- Nếu một động cơ bị tải nặng, trình điều khiển sẽ tăng dòng điện đến cuộn dây của động cơ khi nỗ lực của nó để quay động cơ. Chủ yếu, không có tình trạng lệch bước.
- Có thể vận hành tốc độ cao nhờ động cơ servo.
Đây là tất cả về nguyên lý làm việc của động cơ servo và giao tiếp với vi điều khiển 8051 .Hơn nữa, đối với bất kỳ trợ giúp kỹ thuật nào liên quan đến bài viết này hoặc dự án điện tử được thiết kế bằng cách sử dụng các thiết bị giao tiếp như RTC, OLED, bộ nhớ flash, màn hình LCD tùy chỉnh, màn hình cảm ứng, v.v. Bạn có thể liên hệ với chúng tôi bằng cách đưa ra nhận xét của bạn trong phần bình luận bên dưới.
