Por que o mecanismo de direção é tão preciso? Como o motor possui um dispositivo de feedback, ele informa a posição em tempo real.

Quando nos envolvemos na inovação de produtos, especialmente quando se trata de coisas como robôs, casas inteligentes ou modelos de aviões,servos definitivamente não são estranhos para nós. Mas você já pensou por que esse pequenoservoé tão obediente que nunca atinge 31 graus quando girado em 30 graus? Na verdade, o segredo está escondido na sua barriga -o motor da caixa de direção terá um"cauda pequena", que é um dispositivo de feedback. Sem isso, oservoseria apenas um tolo que só sabe se virar.

Por que o motor da direção possui um dispositivo de feedback?

Para ser franco, este é um problema de controle de malha fechada. Imagine se lhe pedissem para caminhar do ponto A ao ponto B com os olhos fechados. Seria fácil para você se desviar? O mesmo vale para o mecanismo de direção. Se não houver feedback, ele só sabe “ligar e ligar”, mas não tem ideia de para onde se virar. O dispositivo de feedback é como colocar um par de olhos no volante, dizendo em tempo real: "Ei, amigo, você alcançou a posição, pare rápido!"

Especificamente, quando você envia um comando de 90 graus ao servo, o circuito de controle energizará o motor e o deixará girar. Neste momento, o dispositivo de feedback começa a funcionar. Ele monitora de perto a posição real do eixo do motor e transmite continuamente as informações de posição de volta ao circuito de controle. Assim que o circuito de controle comparar e encontrar "Ah, ainda não está 90 graus", ele continuará deixando o motor girar; assim que encontrar "exatamente 90 graus", ele cortará imediatamente a energia e deixará o motor parar com precisão. Basta ir e voltar assim para garantir a precisão de cada movimento.

Como funciona o dispositivo de feedback do motor da direção?

O dispositivo de feedback mais comum é um pequeno componente denominado "potenciômetro". Você pode pensar nisso como um resistor variável controlado pelo ângulo de rotação. Quando o servo gira, ele fará com que o botão do potenciômetro gire junto. Gire para ângulos diferentes, o valor da resistência do potenciômetro é diferente e a tensão gerada também é diferente. O chip de controle na caixa de direção pode inferir o ângulo da corrente lendo esse valor de tensão. Assim como o botão da nossa casa, a luz será mais brilhante onde quer que seja girada. O princípio é um tanto semelhante.

É claro que a tecnologia também está avançando e agora alguns servos digitais de ponta estão começando a usar codificadores magnéticos para feedback. Este é muito mais avançado. Ele determina o ângulo detectando mudanças no campo magnético. Não há contato físico, por isso dificilmente se desgasta. Sua precisão e vida útil são maiores que os potenciômetros tradicionais. No entanto, a maioria dos servos econômicos atualmente disponíveis ainda usa potenciômetros pequenos, confiáveis ​​​​e baratos.

O que acontecerá se o feedback do motor da direção for interrompido?

Se houver algo errado com o dispositivo de feedback, o mecanismo de direção ficará imediatamente “louco”. Os sintomas mais típicos são tremores, zumbidos e oscilações para frente e para trás como um pêndulo, mas incapaz de parar em uma posição fixa. Isso ocorre porque o circuito de controle não consegue receber um sinal de posição correto e estável. Ele pensa que não chegou ao local, então energiza o motor desesperadamente. Como resultado, o motor gira, o sinal de feedback muda novamente e o circuito ordena que ele gire para trás, de modo que ele oscila para frente e para trás perto da posição alvo até queimar ou você perder energia.

Além disso, o servo fica fraco ou a amplitude de movimento fica estranha. Por exemplo, se você pedir para ele girar 90 graus, ele poderá girar fracamente até 45 graus e depois parar. Isso tudo ocorre porque o sinal fornecido pelo dispositivo de feedback é impreciso e o circuito de controle é enganado e faz julgamentos errados. Ao se deparar com esta situação, não jogue fora com pressa. Você pode primeiro verificar se há algum problema com o potenciômetro de feedback. Às vezes, os contatos internos estão sujos ou desgastados.

Como escolher o tipo de feedback do motor da direção

Para a maioria de nós, jogadores comuns e desenvolvedores de produtos, as escolhas mais comuns são servos analógicos e servos digitais. Os servos analógicos usam basicamente o feedback do potenciômetro tradicional. A tecnologia está madura e o preço é barato. É completamente suficiente para modelos e pequenos robôs onde os requisitos não são muito extremos. Se quebrar, você não precisa se preocupar em substituí-lo.

Se o seu projeto tiver requisitos mais elevados de precisão, velocidade de resposta e força de retenção, como ser usado em juntas de braços robóticos ou em locais que precisam suportar forças externas por um longo tempo, então servos digitais com feedback de encoder magnético serão uma escolha melhor. Embora mais caro, ele responde mais rápido, tem posicionamento mais preciso e, por não sofrer desgaste físico, tem vida útil muito mais longa, o que o torna mais seguro em aplicações críticas. Em uma palavra, depende do seu orçamento e das necessidades de desempenho.

O potenciômetro do motor da direção pode ser substituído?

Claro, muitos entusiastas da eletrônica gostam de fazer isso. Esta é a maneira mais econômica de reparar servos antigos. Mas você precisa ter algumas habilidades de soldagem e desmontagem. Primeiro, é necessário abrir cuidadosamente a carcaça do servo, lembrando a ordem das engrenagens internas, e depois usar uma ferramenta de sucção de solda para sugar o estanho dos três pinos do potenciômetro antigo e removê-lo. Em seguida, encontre um potenciômetro do mesmo modelo e solde-o. Preste atenção especial a esta etapa. A posição central (ou seja, o ângulo inicial) do novo potenciômetro deve ser consistente com o original, caso contrário a posição central do servo será deslocada.

Após a soldagem, coloque a engrenagem de volta como está e aperte os parafusos. É fácil falar, mas é preciso paciência para fazê-lo, principalmente limpando as pastilhas e mantendo o engate correto das engrenagens. Se você não está confiante em seu acabamento ou se o servo é muito barato, pode ser mais tranquilo comprar um novo. Mas esta é realmente uma boa oportunidade para aprender a estrutura interna do servo, e a sensação de realização em consertar um é bastante elevada.

O servo motor pode girar sem feedback?

Ele pode girar, mas não é um servo, mas um motoredutor CC comum. Você pode energizar diretamente os dois fios do motor, e ele continuará girando com a caixa de câmbio até que você desligue a energia. Dessa forma, você perde completamente o controle do ângulo e da posição, podendo apenas controlar se ele gira ou não. Em algumas cenas que requerem apenas rotação contínua, como rodas de carro, isso não é problema.

Mas voltando ao nosso tópico, uma vez que você precisa controlar com precisão a posição, por exemplo, se você quiser que uma câmera gimbal foque em um determinado alvo, ou para que um manipulador capture algo com precisão, o motor sem feedback ficará completamente cego. Ele não sabe onde está, por isso não pode seguir suas instruções para chegar ao lugar certo. É como pedir para você dirigir até um lugar estranho sem lhe dar um mapa ou sinais de trânsito, então você só pode dirigir sem rumo. Portanto, a razão pela qual a caixa de direção é chamada de caixa de direção é por causa desse dispositivo de feedback.

Você já desmontou uma caixa de direção e viu com seus próprios olhos o “rabinho” que funciona silenciosamente? Compartilhe suas experiências na seção de comentários! Se você achar o artigo útil, não esqueça de curtir e compartilhar para que mais amigos conheçam esse pouco de conhecimento.