Ein Servo (Servomechanismus) ist ein elektromagnetisches Gerät, das durch den Einsatz negativer Rückkopplungsmechanismen Elektrizität in präzise kontrollierte Bewegung umwandelt.
Servos können je nach Typ lineare oder kreisförmige Bewegungen erzeugen. Ein typischer Servo besteht aus einem Gleichstrommotor, einem Getriebe, einem Potentiometer, einem integrierten Schaltkreis (IC) und einer Abtriebswelle. Die gewünschte Servoposition wird eingegeben und gelangt als codiertes Signal zum IC. Der IC steuert den Motor und leitet dessen Energie durch Zahnräder, die Geschwindigkeit und gewünschte Bewegungsrichtung festlegen, bis das Signal des Potentiometers die Rückmeldung liefert, dass die gewünschte Position erreicht ist, und der IC den Motor stoppt.
Das Potentiometer ermöglicht eine kontrollierte Bewegung, indem es die aktuelle Position weiterleitet und gleichzeitig eine Korrektur durch auf die Steuerflächen einwirkende äußere Kräfte zulässt: Sobald die Fläche bewegt wird, liefert das Potentiometer das Positionssignal und der IC signalisiert die erforderliche Motorbewegung, bis die richtige Position wieder erreicht ist.
Eine Kombination aus Servos und Elektromotoren mit mehreren Getrieben kann zusammen organisiert werden, um komplexere Aufgaben in verschiedenen Arten von Systemen auszuführen, darunter Roboter, Fahrzeuge, Fertigung und drahtlose Sensor- und Aktornetzwerke.
Wie funktioniert das Servo?
Servos haben drei Drähte, die aus dem Gehäuse herausragen (siehe Foto links).
Jedes dieser Kabel dient einem bestimmten Zweck. Diese drei Kabel dienen der Steuerung, Stromversorgung und Erdung.
Die Steuerleitung ist für die Zufuhr der elektrischen Impulse zuständig. Der Motor dreht sich entsprechend der Impulse in die entsprechende Richtung.
Wenn sich der Motor dreht, ändert sich der Widerstand des Potentiometers und ermöglicht dem Steuerkreis letztendlich die Regulierung von Bewegungsumfang und -richtung. Befindet sich die Welle in der gewünschten Position, wird die Stromzufuhr unterbrochen.
Das Stromkabel versorgt das Servo mit dem für den Betrieb benötigten Strom, während das Erdungskabel einen vom Hauptstrom getrennten Verbindungspfad bereitstellt. Dies schützt Sie vor Stromschlägen, ist aber für den Betrieb des Servos nicht erforderlich.
Digitale RC-Servos erklärt
Digitaler ServoEin digitaler RC-Servo sendet Impulssignale auf eine andere Weise an den Servomotor.
Während das analoge Servo dafür ausgelegt ist, eine konstante Spannung von 50 Impulsen pro Sekunde zu senden, kann das digitale RC-Servo bis zu 300 Impulse pro Sekunde senden!
Mit diesen schnellen Impulssignalen erhöht sich die Drehzahl des Motors deutlich und das Drehmoment wird konstanter; die Totzone wird verringert.
Dadurch wird bei Verwendung des digitalen Servos eine schnellere Reaktion und Beschleunigung der RC-Komponente erreicht.
Darüber hinaus sorgt das geringere Totband für ein besseres Drehmoment und eine bessere Haltefähigkeit. Beim Betrieb mit einem digitalen Servo können Sie die Steuerung sofort spüren.
Lassen Sie mich Ihnen ein Fallbeispiel schildern: Angenommen, Sie möchten einen digitalen und einen analogen Servo mit einem Empfänger verbinden.
Wenn Sie das analoge Servorad aus der Mitte drehen, werden Sie feststellen, dass es nach einer Weile reagiert und Widerstand leistet – die Verzögerung ist spürbar.
Wenn Sie das Rad des digitalen Servos jedoch außermittig drehen, werden Sie spüren, dass Rad und Welle reagieren und die von Ihnen eingestellte Position sehr schnell und reibungslos halten.
Analoge RC-Servos erklärt
Ein analoger RC-Servomotor ist der Standard-Servotyp.
Es reguliert die Geschwindigkeit des Motors durch einfaches Senden von Ein- und Aus-Impulsen.
Normalerweise liegt die Impulsspannung in einem Bereich zwischen 4,8 und 6,0 Volt und ist dabei konstant. Das Analoggerät empfängt 50 Impulse pro Sekunde und wird im Ruhezustand nicht mit Spannung versorgt.
Je länger der „Ein“-Impuls an das Servo gesendet wird, desto schneller dreht sich der Motor und desto höher ist das erzeugte Drehmoment. Einer der größten Nachteile des analogen Servos ist seine Verzögerung bei der Reaktion auf kleine Befehle.
Der Motor dreht sich nicht schnell genug. Außerdem erzeugt es ein träges Drehmoment. Diese Situation wird als „Totzone“ bezeichnet.
Veröffentlichungszeit: 01.06.2022