Wczytywanie...

Serwomechanizmy liniowe

Silniki do robotów

Serwomechanizmy liniowe

Klasyczne serwomechanizmy modelarskie zapewniają możliwość ustalania pozycji kątowej orczyka za pomocą prostokątnego sygnału sterującego z modulacją PWM. Szerokość impulsu wynosi od 1 ms do 2 ms, przy czym impuls o szerokości 1,5 ms odpowiada w przybliżeniu pozycji środkowej (tzw. neutralnej). Serwomechanizmy są chętnie wykorzystywane nie tylko w budowie modeli latających, pływających czy też kołowych – z równym powodzeniem pracują w roli relatywnie precyzyjnych napędów chwytaków i robotycznych ramion. Służą także do budowy (wzorowanych na gimbalach) głowic do obrotu kamer, a niektórzy korzystają z serw do budowy mechatronicznych interfejsów mimicznych, wzorowanych na ludzkiej twarzy. Warto jednak wiedzieć, że dostępne w ofercie producentów osprzętu RC serwomechanizmy to nie tylko „zwykłe” serwa analogowe i cyfrowe, oferujące zakres kątów obrotu rzędu 180 o.

Rzadziej spotykane rodzaje serwomechanizmów

Rzadziej wykorzystywanym w praktyce rodzajem serwomechanizmu jest serwo 360 o. Jak sama nazwa wskazuje, napęd ten jest w stanie obracać się w sposób ciągły – nie mamy tutaj do czynienia z pozycją zerową, zaś wypełnienie przebiegu sterującego (a dokładniej mówiąc – szerokość impulsów) wpływa proporcjonalnie na prędkość obrotów. „Pozycja neutralna”, odpowiadająca impulsom 1,5 ms, to w tym przypadku po prostu… zatrzymanie serwomechanizmu. Co ciekawe, istnieje także specjalizowana grupa serwomechanizmów – tzw. serwa liniowe, zapewniające zamiast ruchu obrotowego – ruch prostoliniowy (posuwisto-zwrotny). Tutaj także mamy do czynienia ze sterowaniem za pomocą sygnału PWM, będącego standardem w systemach zdalnego sterowania modeli RC – jednak wypełnienie sygnału odpowiada za pozycję orczyka w określonym położeniu jego liniowej drogi.

Budowa serwomechanizmów liniowych

Bardzo istotnym faktem, wpływającym bezpośrednio na zastosowane rozwiązania konstrukcyjne, są niewielkie rozmiary prezentowane przez serwomechanizmy liniowe. W tej wąskiej grupie napędów próżno szukać klas, znanych ze zwykłych serw: micro, medium i standard. Niemal wszystkie serwa liniowe są napędami bardzo małymi, a wynika to z ich zakresu zastosowań: są one dedykowane do ultra-lekkich modeli latających. W celu minimalizacji masy i rozmiarów urządzenia, serwomechanizmy liniowe mają konstrukcję opartą na bazie płytki drukowanej, która – oprócz oczywistej funkcji sterującej – jest także rodzajem płyty montażowej, na której górnej powierzchni zamontowany jest miniaturowy silnik DC, prosta, jednostopniowa przekładnia zębata oraz niewielki siłownik liniowy, zbudowany w oparciu o precyzyjną śrubę oraz nakrętkę z orczykiem. Zespół orczyka jest też zintegrowany z potencjometrem suwakowym, zapewniającym niezbędne do pozycjonowania sprzężenie zwrotne. Do zamocowania serwa służą zwykle cztery otwory montażowe, wykonane w narożnikach płytki drukowanej. Warto dodać, że napędy z tej grupy są zwykle budowane bez żadnej obudowy, co istotnie redukuje ich masę i ułatwia integrację w ciasnej przestrzeni pokładu modeli latających.

Przykładowe serwomechanizmy liniowe

Reprezentatywnym przykładem opisywanego serwomechanizmu jest model SPMSA2030LO firmy Spektrum. Całkowite wymiary napędu wynoszą 22 x 17 x 8 mm, a masa – zaledwie 2,3 grama. Serwo jest w stanie wygenerować siłę ciągu na poziomie 100 g – ponad 40x przekraczającą ciężar samego napędu! Napięcie zasilania tego modelu powinno zawierać się w zakresie od 3,2 do 4,2 V. Wbrew pozorom, serwo jest niezwykle szybkie – ruch w pełnym zakresie (przy napięciu zasilania równym nominalnemu napięciu 1-celowego akumulatora Li-Po, czyli 3,7 V) jest wykonywany w czasie zaledwie 100 ms. Takie osiągi są możliwe dzięki zastosowaniu wydajnego, bezrdzeniowego silniczka szczotkowego oraz stosunkowo niewielkiego stopnia przełożenia przekładni zębatej. Innym interesującym przedstawicielem grupy serw liniowych jest 2,9-gramowe serwo Long Throw o numerze katalogowym SPMSH2040L, także produkowane przez firmę Spektrum. Pomimo niewiele większej masy oraz wymiarów (19 x 24 x 9 mm). napęd jest w stanie osiągnąć ciąg rzędu aż 330 g przy napięciu zasilania 4,8 V. Całkowity czas, wymagany do pokonania drogi orczyka nie przekracza 0,14s, a co także bardzo ważne – model ten posiada cyfrowe sterowanie.