Ein Servo (Servomechanismus) ist ein elektromagnetisches Gerät, das mithilfe negativer Rückkopplungsmechanismen Elektrizität in präzise kontrollierte Bewegung umwandelt.
Je nach Typ können Servos zur Erzeugung linearer oder kreisförmiger Bewegungen eingesetzt werden. Der Aufbau eines typischen Servos umfasst einen Gleichstrommotor, ein Getriebe, ein Potentiometer, einen integrierten Schaltkreis (IC) und eine Abtriebswelle. Die gewünschte Servoposition wird eingegeben und geht als codiertes Signal an den IC. Der IC steuert den Motor in Gang und treibt die Energie des Motors über Zahnräder an, die die Geschwindigkeit und die gewünschte Bewegungsrichtung festlegen, bis das Signal vom Potentiometer eine Rückmeldung liefert, dass die gewünschte Position erreicht ist, und der IC den Motor stoppt.
Das Potentiometer ermöglicht eine kontrollierte Bewegung durch Weitergabe der aktuellen Position und ermöglicht gleichzeitig eine Korrektur von äußeren Kräften, die auf die Steuerflächen wirken: Sobald die Oberfläche bewegt wird, liefert das Potentiometer das Positionssignal und der IC signalisiert die notwendige Motorbewegung, bis die korrekte 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 Aktuatornetzwerke.
Wie funktioniert das Servo?
Servos haben drei Drähte, die aus dem Gehäuse herausragen (siehe Foto links).
Jeder dieser Drähte dient einem bestimmten Zweck. Diese drei Drähte dienen der Steuerung, der Stromversorgung und der Erdung.
Die Steuerleitung ist für die Bereitstellung der elektrischen Impulse zuständig. Der Motor dreht sich gemäß den Impulsen in die entsprechende Richtung.
Wenn sich der Motor dreht, ändert er den Widerstand des Potentiometers und ermöglicht letztendlich der Steuerschaltung, das Ausmaß der Bewegung und die Richtung zu regulieren. Wenn sich die Welle in der gewünschten Position befindet, wird die Stromversorgung abgeschaltet.
Das Stromkabel versorgt das Servo mit der für den Betrieb erforderlichen Energie, und das Erdungskabel stellt einen vom Hauptstrom getrennten Verbindungspfad bereit. Dies schützt Sie vor Stromschlägen, ist aber zum Betrieb des Servos nicht erforderlich.
Digitale RC-Servos erklärt
Digitales ServoEin digitales RC-Servo verfügt über eine andere Möglichkeit, Impulssignale an den Servomotor zu senden.
Wenn das analoge Servo darauf 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; Es verringert die Totzone.
Wenn das digitale Servo verwendet wird, sorgt es daher für eine schnellere Reaktion und eine schnellere Beschleunigung der RC-Komponente.
Darüber hinaus sorgt das geringere Totband für eine bessere Haltefähigkeit des Drehmoments. Wenn Sie mit einem digitalen Servo arbeiten, können Sie das unmittelbare Gefühl der Steuerung erleben.
Lassen Sie mich Ihnen ein Fallbeispiel vorstellen. Angenommen, Sie möchten ein digitales und ein analoges Servo an einen Empfänger anschließen.
Wenn Sie das analoge Servorad außermittig drehen, werden Sie feststellen, dass es nach einer Weile reagiert und Widerstand leistet – die Verzögerung ist spürbar.
Wenn Sie jedoch das Rad des digitalen Servos außermittig drehen, werden Sie das Gefühl haben, dass das Rad und die Welle sehr schnell und reibungslos reagieren und die von Ihnen eingestellte Position beibehalten.
Analoge RC-Servos erklärt
Ein analoger RC-Servomotor ist der Standard-Servotyp.
Es regelt die Drehzahl des Motors durch einfaches Senden von Ein- und Ausschaltimpulsen.
Normalerweise liegt die Impulsspannung im Bereich zwischen 4,8 und 6,0 Volt und ist dabei konstant. Das Analoggerät empfängt jede Sekunde 50 Impulse und im Ruhezustand wird keine Spannung an es gesendet.
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.
Dadurch dreht sich der Motor nicht schnell genug. Außerdem erzeugt es ein träges Drehmoment. Diese Situation wird „Totzone“ genannt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.06.2022