Perché lo sterzo è così preciso? Poiché il motore ha un dispositivo di feedback, segnala la posizione in tempo reale.

Quando ci impegniamo nell’innovazione dei prodotti, soprattutto quando si tratta di cose come robot, case intelligenti o modellini di aeroplani,servos non sono sicuramente estranei a noi. Ma hai mai pensato al perché di questo pocoservoè così obbediente che non raggiunge mai i 31 gradi quando viene ruotato di 30 gradi? In effetti, il segreto è nascosto nel suo ventre -il motore dello sterzo avrà a"codina", che è un dispositivo di feedback. Senza di esso, ilservosarebbe semplicemente uno sciocco chi sa solo voltarsi.

Perché il motore dello sterzo è dotato di un dispositivo di feedback?

Per dirla senza mezzi termini, questo è un problema di controllo a circuito chiuso. Immagina se ti chiedessero di camminare dal punto A al punto B con gli occhi chiusi. Sarebbe facile per te andare fuori strada? Lo stesso vale per la scatola dello sterzo. Se non c'è feedback, sa solo "accendere e accendere", ma non ha idea di dove girarsi. Il dispositivo di feedback è come mettere un paio di occhi sul volante, dicendogli in tempo reale: "Ehi, amico, hai raggiunto la posizione, fermati velocemente!"

Nello specifico, quando si invia un comando di 90 gradi al servo, il circuito di controllo ecciterà il motore e lo lascerà ruotare. In questo momento, il dispositivo di feedback inizia a funzionare. Monitora attentamente la posizione effettiva dell'albero motore e trasmette continuamente le informazioni sulla posizione al circuito di controllo. Una volta che il circuito di controllo confronta e trova "Oh, non è ancora di 90 gradi", continuerà a far ruotare il motore; una volta trovati "esattamente 90 gradi", interromperà immediatamente l'alimentazione e lascerà che il motore si arresti con precisione. Basta andare avanti e indietro in questo modo per garantire la precisione di ogni movimento.

Come funziona il dispositivo di feedback del motore dello sterzo?

Il dispositivo di feedback più comune è un piccolo componente chiamato "potenziometro". Puoi pensarlo come un resistore variabile controllato dall'angolo di rotazione. Quando il servo ruota, farà ruotare insieme la manopola del potenziometro. Girando ad angoli diversi, il valore di resistenza del potenziometro è diverso e anche la tensione generata è diversa. Il chip di controllo nella scatola dello sterzo può dedurre l'angolo attuale leggendo questo valore di tensione. Proprio come l'interruttore a manopola di casa nostra, la luce sarà più intensa ovunque venga girata. Il principio è in qualche modo simile.

Naturalmente, anche la tecnologia sta avanzando e ora alcuni servi digitali di fascia alta stanno iniziando a utilizzare encoder magnetici per il feedback. Questo è molto più avanzato. Determina l'angolo rilevando i cambiamenti nel campo magnetico. Non c'è contatto fisico, quindi difficilmente si consuma. La sua precisione e durata sono superiori rispetto ai potenziometri tradizionali. Tuttavia, la maggior parte dei servi economici attualmente a nostra disposizione utilizzano ancora piccoli potenziometri affidabili ed economici.

Cosa succederebbe se il feedback del motore dello sterzo fosse rotto?

Se c'è qualcosa che non va nel dispositivo di feedback, lo sterzo impazzirà immediatamente. I sintomi più tipici sono tremore, ronzio e oscillazione avanti e indietro come un pendolo, ma incapacità di fermarsi in una posizione fissa. Questo perché il circuito di controllo non può ricevere un segnale di posizione corretto e stabile. Pensa di non aver raggiunto il posto, quindi dà disperatamente energia al motore. Di conseguenza, il motore ruota, il segnale di feedback cambia di nuovo e il circuito gli ordina di ruotare indietro, quindi si lancia avanti e indietro vicino alla posizione target finché non si brucia o si perde potenza.

Inoltre, il servo diventa debole o la gamma di movimento diventa strana. Ad esempio, se gli chiedi di ruotare di 90 gradi, potrebbe ruotare debolmente di 45 gradi e poi fermarsi. Tutto ciò perché il segnale fornito dal dispositivo di feedback è impreciso e il circuito di controllo viene ingannato e fornisce giudizi errati. Quando incontri questa situazione, non buttarla via in fretta. Puoi prima verificare se c'è un problema con il potenziometro di feedback. A volte i contatti al suo interno sono sporchi o usurati.

Come scegliere il tipo di feedback del motore dello sterzo

Per la maggior parte di noi giocatori comuni e sviluppatori di prodotti, le scelte più comuni sono i servi analogici e i servi digitali. I servi analogici utilizzano fondamentalmente il tradizionale feedback del potenziometro. La tecnologia è matura e il prezzo è conveniente. È assolutamente sufficiente per modelli e piccoli robot i cui requisiti non sono troppo estremi. Se si rompe, non devi preoccuparti di sostituirlo.

Se il tuo progetto ha requisiti più elevati in termini di precisione, velocità di risposta e forza di tenuta, come l'utilizzo nei giunti di bracci robotici o in luoghi che devono resistere a forze esterne per lungo tempo, allora i servi digitali con feedback dell'encoder magnetico saranno una scelta migliore. Sebbene sia più costoso, risponde più velocemente, ha un posizionamento più accurato e, poiché non presenta usura fisica, ha una durata molto più lunga, rendendolo più rassicurante nelle applicazioni critiche. In una parola, dipende dal budget e dalle esigenze di prestazioni.

È possibile sostituire il potenziometro del motorino dello sterzo?

Naturalmente, a molti appassionati di elettronica piace farlo. Questo è il modo più economico per riparare i vecchi servi. Ma devi avere alcune abilità di saldatura e smontaggio. Per prima cosa è necessario aprire con attenzione l'alloggiamento del servo, ricordando l'ordine degli ingranaggi interni, quindi utilizzare uno strumento di aspirazione per saldatura per aspirare lo stagno sui tre pin del vecchio potenziometro e rimuoverlo. Successivamente, trova un potenziometro dello stesso modello e saldalo. Presta particolare attenzione a questo passaggio. La posizione centrale (ovvero l'angolo iniziale) del nuovo potenziometro deve essere coerente con quello originale, altrimenti la posizione centrale del servo verrà spostata.

Dopo la saldatura, rimettere l'ingranaggio così com'è e serrare le viti. È facile a dirsi, ma per farlo ci vuole pazienza, soprattutto pulendo le pastiglie e mantenendo il corretto ingranamento degli ingranaggi. Se non sei sicuro della tua lavorazione o il servo è molto economico, potrebbe essere più semplice acquistarne uno nuovo. Ma questa è davvero una buona opportunità per imparare la struttura interna del servo, e il senso di realizzazione nel ripararne uno è piuttosto alto.

Il servomotore può ruotare senza feedback?

Può ruotare, ma non è un servo, ma un normale motoriduttore DC. Puoi energizzare direttamente i due fili del motore e continuerà a girare con il cambio finché non interromperai l'alimentazione. In questo modo si perde completamente il controllo dell'angolo e della posizione e si può solo controllare se ruota o meno. In alcune scene che richiedono solo una rotazione continua, come le ruote di un'auto, questo non è un problema.

Ma tornando al nostro argomento, una volta che è necessario controllare con precisione la posizione, ad esempio, se si desidera che una fotocamera con gimbal si concentri su un determinato bersaglio o che un manipolatore afferri con precisione qualcosa, il motore senza feedback sarà completamente cieco. Non sa dove si trova, quindi non può seguire le tue istruzioni per arrivare nel posto giusto. È come chiederti di guidare verso un posto strano senza darti una mappa o segnali stradali, quindi puoi solo guidare senza meta. Pertanto, il motivo per cui la scatola dello sterzo è chiamata scatola dello sterzo è a causa di questo dispositivo di feedback.

Vi è mai capitato di smontare una scatola dello sterzo e di vedere con i vostri occhi la "codina" che funziona silenziosamente? Condividi le tue esperienze nella sezione commenti! Se trovi utile l’articolo, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo per far conoscere questa piccola conoscenza a più amici.