Как выбрать сервопривод для машинки

Сервопривод для машинки!

Ребят, нужен совет по выбору сервомотора на Typical 6-7D. В первую очередь интересует минимальная скорость, с которой можно будет шить на подобном моторе.
Выбор на самом деле не большой:
СЕРВОПРИВОД HMC WR561-1 220V/550W (С ПОЗИЦИОНЕРОМ)
СЕРВОПРИВОД JACK 513A 220V/550W (С ПОЗИЦИОНЕРОМ)

У кого был опыт работ с подобными моторами, посоветуйте что выбрать. Заранее спасибо!

почему других нет?их же полно))а что в характеристиках написано у них?

Других в городе нет. А через инет, не вкурсе где есть выбор и адекватные цены. Хотелось бы мнение владельцев услышать.

Ищите где регулиовки чуть ли не от нуля начинаются jack вроде ничего должен быть.

Ну начнем с того, что сервопривод дает не только уменьшение шума, но и плавный старт. Скорость минимального шитья будет зависит от того, как сильно ты давишь на педаль. Тут чистой воды сноровка нужна. Сервопривод тут не при чем. Любой поставь на минимальную скорость и вперед.

НО! у минимальной скорости есть и свои минусы. Во первых с ходу игла бьет сильнее, значит и толщину берет большую. Во вторых на малой скорости есть шанс выброса петли снизу. Захваты на челночном механизме могут не успевать накидывать нитку из за ее прослабления.

Бери тот что мощней, сейчас есть на 750Вт. Если они одинаковы, то бери любой

Источник

Как выбрать подходящий сервопривод?

Металлические и пластмассовые шестерни

Зубчатая передача в сервоприводах может быть изготовлена из пластмассовых или из металлических шестерен. У обоих типов есть свои плюсы и минусы, в зависимости от области применения. Основным отличием является то, что металлическая зубчатая передача намного прочнее и более устойчива к разрушению, чем пластмассовая зубчатая передача. Металлические шестерни, однако, иногда могут вызывать помехи с некоторыми приемниками или ESC, и они могут со временем изнашиваться.

Стандартные моторы и моторы без сердечника

Без углубления в технические подробности, сервоприводы без сердечника (coreless) и стандартные сервоприводы так названы благодаря внутренней конструкции своих моторов. Стандартный мотор с сердечником обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Когда мотор вращается, ротор (который имеет несколько секций) вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов, а в результате получается сервопривод, который вибрирует и является менее точным, чем сервопривод с coreless-мотором (мотор с полым ротором). Мотор с полым ротором, с другой стороны, обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита, как в сервоприводах Hitec и Airtronics. Конструкция с полым ротором легче по весу и не имеет секций, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Конечно, моторы с полым ротором более дороги в изготовлении, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, вращающего момента и скорости по сравнения со стандартными сервоприводами.

Цифровые и аналоговые

Цифровые сервоприводы включают в себя высокочастотный контроллер мотора, который позволяет им точно устанавливать положение, удерживать положение под нагрузкой, и обеспечивать ровный и быстрый отклик. К сожалению, на управлении газом/ тормозом, некоторые цифровые сервоприводы не служат так же долго, как аналоговые, так как цифровой контроллер продолжает подавать ток в сервомотор даже в положениях полного газа или на холостом ходу. Это своеобразное короткое замыкание может вызвать более быстрый выход из строя. Аналоговые сервоприводы, с другой стороны, используют обычные контроллеры сервомоторов, которые менее точные и обеспечивают меньшую ровность хода, но они более доступные и более долговечные, когда используются для управления газом.

Что внутри

Управляющий провод сервопривода получает импульсы некоторой ширины, которая определяет положение, в которое должен переместиться выходной вал. Потенциометр распознает текущее положение выходного вала, и подает напряжение на сервомотор до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое положение. Более высокое напряжение означает более высокую скорость и более высокий вращающий момент.

Шарикоподшипники и втулки

Все сервоприводы имеют выходной вал, который должен пройти через корпус сервопривода, через пластиковую втулку или металлический шарикоподшипник. Сервопривод работает более точно и более ровно, когда он снабжен шарикоподшипником на выходном валу. Сервоприводы с шарикоподшипниками также меньше изнашиваются и остаются более точными, чем сервоприводы со втулками, так как пластиковые втулки со временем изнашиваются и появляется люфт между выходным валом и корпусом. Хотя сервоприводы с шарикоподшипниками стоят дороже, но лучше приобретать сервоприводы с шарикоподшипниками, когда это только возможно, вне зависимости от области применения.

Высокая скорость и высокий вращающий момент

Для большинства случаев, чем сервопривод мощнее и быстрее, тем лучше. Однако, высокоскоростные сервоприводы лучше использовать тогда, когда требуется чрезвычайно быстрый отклик на действия пилота. Большинство пилотов не понимают, что сервопривод может быть слишком быстрым для их собственных рефлексов, а это делает модель неустойчивой и более трудной в управлении. Поскольку скорость важна при работе рулевого управления, это и есть то место, где скорость сервопривода наиболее важна. Крутящий момент здесь тоже важен, особенно для тяжелых моделей. Возможность быстро изменять направление и удерживать его является ключевым моментом в выполнении маневров.

Как классифицируются сервоприводы

Наиболее очевидной и доступной информацией о конкретном сервоприводе является его скорость и крутящий момент. Для почти всех сервоприводов доступна следующая информация: производитель, название и номер, скорость перекладки и крутящий момент при напряжениях питания 4,8 и 6,0 вольт. Вы также можете прочитать о металлических и пластиковых шестернях, цифровой и аналоговой обработке, о моторе без сердечника (coreless).

Скорость и крутящий момент

Скорость сервопривода измеряется интервалом времени (в секундах), который требуется рычагу сервопривода, чтобы повернуться по дуге в 60º при напряжении питания 4,8 или 6,0 вольт. Поэтому сервоприводу оцененному в 0,22 с/60? потребуется 0,22 секунды для поворота на 60º. Это кажется быстрым, но не тогда, когда вы рассматривает некоторые самые быстрые сервоприводы, которые могут повернуться на такой угол за интервал от 0,06 до 0.09 секунды!

Герметизация сервоприводов

Перед выходом на поле, будет неплохой идеей загерметизировать сервопривод для защиты от повреждения влагой. Многие высококачественные сервоприводы поставляются загерметизированными с помощью прокладочных резиновых колец, но дополнительная обработка никак не повредит, а только добавит надежности.

1. Очистите сервопривод, если он не новый. Вытрите любой песок и грязь, затем обрызгайте сервопривод очистителем или денатурированным спиртом для удаления масел и загрязнений на корпусе.

2. Используйте небольшое количество силиконового герметика вокруг входа шлейфа в корпус сервопривода. Промажьте силиконом все щели и отверстия для винтов в корпусе сервопривода. Дайте силикону полностью высохнуть перед использованием сервопривода.

3. Нанесите небольшое количество густой смазки вокруг выходного вала и установите качалку. Смазка защитит подшипники или втулки от проникновения влаги.

Идеальный сервопривод?

Существует ли идеальный сервопривод? Это зависит от того, кого вы спрашиваете, и для какого применения вы его приобретаете. В идеале, «идеальный» сервопривод будет перемещаться так быстро, как это вам необходимо, будет обеспечивать достаточный вращающий момент, будет хорошо удерживать заданное положение и обеспечит высокую точность, при минимально цене. Как вы знаете, однако, такой сервопривод еще не изобретен, а каждая компания прикладывает все усилия, чтобы убедить вас, что ее сервоприводы лучше всех остальных.

В заключение, правильный выбор сервопривода приходит с опытом и зависит от ваших собственных нужд, так как не имеет значения какие именно характеристики или цены нарисованы на коробке, это не имеет смысла, если сервопривод не выполняет необходимой задачи.

Источник

Аппаратура радиоуправления. Часть 3. Рулевые машинки

Введение

Ведущие производители аппаратуры радиоуправления выпускают большую номенклатуру сервомашинок, по нескольку десятков каждый. В этой статье дается представление, как устроена сервомашинка, как она работает, чтобы помочь в правильном выборе нужного изделия для вашей модели. В первой половине статьи рассказываются азы и описываются основные виды сервомашинок. Во второй половине содержится объяснение принципов работы сервомашинок и ряд тонкостей, которые при отсутствии интереса можно опустить и не читать.

Устройство сервомашинки

Современные сервомашинки имеют довольно однотипную конструкцию:

Все элементы сервомашинки смонтированы, как правило, в полистироловом корпусе, состоящем из основания, верхней и нижней крышек. В полости под верхней крышкой смонтирован редуктор, состоящий из 4-6 шестеренок с зубьями разного модуля. В основной части смонтирован мотор, потенциометр обратной связи и размещена плата управления. Корпус сервомашинки имеет по бокам два ушка с отверстиями для крепления на модели. Элементы корпуса стянуты между собой по углам четырьмя длинными шурупами. Для защиты от вибрации сервомашинки крепятся на модели не жестко, а через специальные резиновые втулки с латунными гильзочками.

На выходном валу редуктора, выступающего из верхней крышки, на шлицах винтом (шурупом) закреплена качалка, которую посредством тяги механически соединяют с рулем модели. Собственно, поворот качалки и будет преобразовываться в механическое движение руля. Сам поворот качалки разные моделисты называют по-разному. Широко распространен термин «расход машинки». Известен также и «путь перекладки качалки/руля». В дальнейшем чаще употребляется последний термин, хотя привыкшие к расходам рулей могут именно их и воспринимать там, где написано «путь перекладки» и «поворот качалки».

В качестве приводного мотора в сервомашинках используются коллекторные электродвигатели постоянного тока. На плате управления собрана вся электронная схема, базирующаяся на специализированной микросхеме. Плата соединена с приемником трехпроводным кабелем, который выходит из корпуса сервомашинки через специальное отверстие.

Конструктивные разновидности сервомашинок

Широкая номенклатура сервомашинок обусловлена разными требованиями к ним, зависящими от модели, где они применяются. Прежде всего, модели различаются габаритами. С этого и начнем. Для моделей-гигантов выпускаются сервомашинки формата (размера) «гигант»:

Наиболее распространены сервомашинки стандартного формата:

В этом формате выпускаются и самые дешевые, и самые дорогие сервомашинки. Наиболее мощные из них перекрывают по моменту и мощности сервомашинки формата гигант, имея существенно меньшие габариты и вес. Но вот цена при этом, к сожалению, больше. В размерах, близких к стандарту выпускаются низкопрофильные сервомашинки:

Их удобно закреплять непосредственно на крыле для управления элеронами.

Для небольших моделей выпускаются сервомашинки формата мини:

По силовым характеристикам они часто не уступают обычным сервомашинкам стандартного формата, но имеют меньший вес и габариты.

В связи с бурным развитием летающих моделей паркового класса и комнатных, где очень важен каждый грамм бортового оборудования, выпускается гамма сервомашинок форматов «микро», «нано» и «пико»:

О мощности здесь говорить не приходится, поскольку нагрузки на рулях таких моделей ничтожные.

Для высокомощных сервомашинок с металлическим редуктором выпускаются качалки повышенной прочности из стеклопластика или из металла:

Кстати, имейте в виду, что у разных производителей количество зубьев на выходном валу редуктора может отличаться. Поэтому, если вы решите докупать качалки отдельно, убедитесь, что они подходят к сервомашинке.

В сервомашинках используются коллекторные моторы, как правило, с трехполюсным ротором и возбуждением от постоянного магнита. Встречаются и пятиполюсные роторы, но реже, и в основном, на мощных сервомашинках. Отдельно стоят сервомашинки с coreless-мотором (мотор с полым ротором). О них подробнее написано в главе о динамике работы сервомашинки. Они скоростные и высокоточные. Но и стоят намного дороже. Их применение оправдано, к примеру, в системах с гироскопами. Во многих других случаях все, как обычно, упирается в деньги.

Если сервомашинку зальет водой или грязью, потенциометр надо чистить спиртом, редуктор промывать и смазывать специальной силиконовой смазкой, применяемой в видеомагнитофонах. Для случаев, когда грязи и воды избежать невозможно, выпускаются сервомашинки в специальном водозащитном исполнении:

Как показывает опыт автора, в таком исполнении сервомашинка выдерживает кратковременное погружение в воду на глубину до метра. В ней выходной вал имеет миниатюрную резиновую манжету, а во все сочленения корпусных деталей и под стягивающие шурупы заложены резиновые прокладки. Выход кабеля из корпуса уплотнен силиконовым герметиком.

Корпуса большинства сервомашинок однотипны. Исключение составляют высокомощные скоростные сервомашинки с цифровой управляющей электроникой, предназначенные для работы с гироскопами. Там на силовой части электроники рассеивается такая мощность, что часть корпуса сервомашинки делают из алюминия с оребрением, которое выполняет функцию радиатора охлаждения:

И, наконец, различия в платах управления. Изначально, электроника рулевых машинок строилась на аналоговых элементах. Но с развитием элементной базы появились так называемые «цифровые» сервомашинки, которые содержат в себе микроконтроллер. Благодаря этому стало возможным использовать более сложные алгоритмы управления, улучшающие параметры сервомашинок, а также подстраивать эти параметры программным способом под специфичные условия. Впрочем, здесь я углубляться не буду, а лишь упомяну, что некоторые сервомашинки (не только цифровые) способны работать с большей частотой управляющих сигналов. То есть, за секунду они способны отработать не 50 управляющих импульсов, а 70-150, и до 270. Это необходимо для уменьшения времени реакции в системах с гироскопом. Подробнее об этом можно почитать в статье по цифровым машинкам и в главе по динамике работы сервомашинки.

Специализированные сервомашинки

Помимо сервомашинок общего применения, выпускаются и специализированные изделия. Прежде всего, это сервомашинки для уборки-выпуска шасси на летающих моделях:

Эти сервомашинки имеют гораздо большее передаточное отношение редуктора, из-за чего они намного медленнее и имеют больший крутящий момент, в сравнении с обычными. Диапазон угла поворота их качалки также больше: 150-180 градусов. Усилие удержания у них, как правило, больше прочности качалки. Есть два варианта электроники таких сервомашинок, обычная пропорциональная с потенциометром обратной связи и дискретная. В последнем случае качалка имеет только два фиксированных положения во включенном состоянии.

Для управления парусами яхт используются шкотовые лебедки, представляющие собой сервомашинку с многооборотным выходным валом. Вместо качалки на валу закреплен шкотовый барабан:

К специализированным сервомашинкам можно отнести изделия для автомоделей среднего и крупного масштаба. От обычных их отличает повышенная мощность мотора, питание от силового аккумулятора и высокая прочность механики к ударным нагрузкам.

Основные характеристики сервомашинок

Для мощных сервомашинок помимо крутящего момента указывают еще момент силового удержания, который намного больше. При повороте силы трения в редукторе мешают мотору, поэтому и момент меньше. А при силовом удержании силы трения редуктора работают совместно с мотором, поэтому этот момент больше. Кстати, разделив разность этих моментов пополам, можно оценить потери редуктора на трение в конкретной сервомашинке.

Англо-американский мир, к сожалению, пьет пиво не литрами, как мы, а пинтами. Соответственно и момент сервомашинок они измеряют не в кг/см, а в oz.-in, то есть в унциях на дюйм. Учитывая, что в дюйме 2,54 сантиметра, а унция тянет на 28,35 грамм, можно посчитать, что момент в 3 кг/см эквивалентен 41,66 oz.-in. Неудобно, конечно, пересчитывать, но что делать?

Скорость поворота качалки оценивают по времени, требуемом для ее поворота на определенный угол. Например, 0,20с/60градусов. Слава создателю, англо-американский мир не придумал ничего вместо секунд и градусов. Эту характеристику пересчитывать не надо. Разные производители указывают разные углы поворота качалки, зачастую по рекламным соображениям. Согласитесь, что 0,15с/45градусов выглядит более привлекательно, чем 0,20с/60градусов, а ведь это одно и тоже.

И еще. Сервомашинки формата «пико» и «нано» зачастую имеют моторы с КПД, в несколько раз меньшим, чем у обычных сервомашинок. Поэтому, развивая равную мощность с сервомашинкой «микро», 9-граммовая «нано» может потреблять вдвое больший ток. Это стоит учитывать поклонникам сверхлегких летающих моделей.

Помимо момента и скорости поворота качалки сервомашинки характеризуются таким параметром, как точность отработки команды. Подробнее о природе и значении точности сервомашинок описано во второй половине статьи.

Подведем краткие итоги того, что было сказано в предыдущих разделах.

Чтобы закончить обзорное знакомство с сервомашинками, скажем несколько слов о конкретных производителях. На российском рынке наиболее представлены три бренда: JR, Futaba и Hitec. Наиболее престижными и надежными до недавнего времени считались первые, но теперь их догнали вторые. Hitec сейчас ведет агрессивную ценовую политику, поставляя сервомашинки не худшего качества, чем первые два производителя, но по меньшим ценам. Но на чемпионатах Hitec вы вряд ли встретите. Фирма KoPropo выпускает лучшие сервомашинки для автомоделей. Упомянем также специализирующуюся на сервомашинках фирму Volz. Ее машинки очень качественные. Очень неплохие сервомашинки, в том числе спаренные в одном корпусе выпускает Multiplex. Правда, на нашем рынке он не очень популярен.

Те, кому интересно, как и почему работает сервомашинка, могут читать дальше. Остальные могут обратиться непосредственно к каталогам и сайтам производителей и дистрибьюторов, чтобы со знанием дела подобрать по деньгам подходящие для вашей модели сервомашинки.

Принцип действия сервомашинки

Рассмотрим, как работает сервомашинка в первом приближении. Из статьи о передатчиках вы знаете, что на сервомашинку от приемника приходит импульсный сигнал с периодом 20 мс и с длительностью от 0,8 до 2,2 мс. Для того чтобы понять, как данный сигнал преобразуется в поворот качалки, мы рассмотрим типовую структурную схему сервомашинки:

Проследим, как меняются сигналы в разных режимах работы сервомашинки:

Мы рассмотрели принцип работы сервомашинки в первом приближении. В действительности все не так просто. Например, что произойдет, если на сервомашинку поступит некорректный сигнал? К примеру, импульс длительностью 3 мс от помехи. В этом случае поведение сервомашинки зависит от алгоритмов, заложенных в управляющей плате. Цифровые машинки проверяют входной сигнал на корректность, и «неправильный» сигнал отрабатывать не будут. Простейшие платы управления, структура которых дана в этой главе, начнут отрабатывать «неправильную» команду. Сервомеханика загонит выходной вал до упора, и будет держать сервомотор под напряжением, пытаясь продвинуть его дальше. Поломки, как правило, не произойдет, но бортовой аккумулятор начнет интенсивно разряжаться. Другие тонкости мы рассмотрим позднее.

Дрожание (Jitter) и «мертвая зона» сервомашинок

Чтобы рассмотреть более детальные характеристики сервомашинки рассмотрим ее работу во втором приближении. Для этого обратимся к графику перекладки руля:

Обычно, эта характеристика оценивается «крутизной» производителя. Но и тут сравнивать сервомашинки разных производителей трудновато. Не всегда принцип: «чем дороже, тем лучше» действует на самом деле.

Какая точность сервомашинки нужна?

Подытожим сказанное. Чтобы второй самолет в обычном полете летал также как первый, точность отработки сервомашинки на нем должна быть в шесть раз выше. Шесть получается так: в три раза по угловой ошибке и вдвое по аэродинамической эффективности руля. Стоить такая сервомашинка будет в 3-5 раз дороже, но такова плата за многорежимность самолета.

Динамика работы сервомашинки

Обратимся вновь к временной диаграмме перекладки качалки сервомашинки с «умной» электроникой:

В точке 1 поступает команда на перекладку качалки. Мотор начинает раскручиваться и в точке 2 достигается маршевая скорость перекладки. В точке 3 «умная электроника» понимает, что надо тормозить и реверсирует мотор. Время торможения будет меньше времени разгона, потому что внешняя сила и силы трения при торможении помогают, а при разгоне мешают мотору. Если электроника настроена правильно, то в точке 4 мотор остановится, а длительности управляющего и опорного импульсов сравняются. Таким образом, суммарное время перекладки качалки складывается из времени разгона, времени перекладки с постоянной скоростью и времени торможения. Время перекладки с постоянной скоростью зависит от мощности мотора. Оно важно при большом пути перекладки. При малых отклонениях руля большое значение приобретает время разгона и торможения, поскольку суммарное время малых перемещений может только из них и складываться.

Почему так важны именно малые перемещения качалки?

Здесь мы сделаем небольшое отступление от темы и обратимся к динамике поведения модели. С точки зрения устойчивости в движении модель может находиться в трех положениях: устойчивом, безразличном и неустойчивом. Сначала напомним, как это объясняют в школе. Если шарик поместить на вогнутую поверхность, он будет находиться в устойчивом положении. Отклонив его в сторону и отпустив, вы увидите, как он вернется назад. На плоской горизонтальной поверхности шарик будет в безразличном положении. Если отклонить шарик и отпустить, он останется в новом положении. Установив шарик на выпуклую поверхность, мы получим неустойчивое положение. При этом малейшее отклонение шарика в сторону, порождает силы, стремящиеся его увеличить. Отпустив шарик, вы увидите, как он быстро скатится с поверхности.

Вернемся к моделям. Правильно спроектированный самолет в обычном полете устойчив. Но в некоторых режимах становится неустойчив. К таким можно отнести висение на тяге винта, 3D-фигуру «харриер». У вертолета управление по курсу хвостовым винтом имеет безразличную устойчивость на висении и неустойчивость по курсу при полете хвостом вперед или по ветру. Автомодель на большинстве режимов устойчива. Кроме управляемого заноса в вираже. Здесь неустойчивость обусловлена тем, что трение покоя, как правило, больше трения скольжения. Пока шины не сорвались в занос (боковое скольжение), они выдерживают большую боковую силу, чем после срыва в занос. Особенность неустойчивого движения в том, что без участия пилота, либо гироскопических систем стабилизации модель не может продолжительное время в нем находится. Вы, наверное, обратили внимание, что перечисленные режимы движения наиболее привлекательны для пилота. 3D-фигуры очень зрелищны, а управляемый занос автомодели позволяет проходить виражи на трассе с минимальным временем. Вертолетом без систем гиростабилизации вообще управлять очень трудно.

Помимо улучшения динамических параметров, coreless-моторы существенно повышают точность сервомашинок. Обусловлено это следующим. Выше отмечалось, что «умная» электроника заранее распознает, когда надо начинать тормозить, чтобы окончание торможения совпало с требуемым окончанием пути перекладки качалки. В сервомашинках с coreless-мотором этот промежуток времени намного меньше, чем у обычных. А значит, можно без опасения эффекта дрожания значительно уменьшить «мертвую зону» и повысить точность отработки.

Пример оценки требуемого момента сервомашинки

Прежде, чем дать методику оценки отметим, что в моделировании многие силовые расчеты прочности и управляемости основаны не на штатных режимах эксплуатации, а на стойкости к аварийным ситуациям. Поэтому многократные прочностной и силовой запасы весьма характерны для моделей.

Теоретические основы расчета шарнирных моментов рулей самолета подробно описаны во многих учебниках по аэродинамике самолета. Мы воспользуемся монографией А.М. Мхитаряна «Аэродинамика». Шарнирный момент руля определяется по формуле: M=m*S*b*p*V 2 /2 (стр. 358 монографии). Здесь обозначены:

Приведенная методика расчета годится только для оценки требований к используемым сервомашинкам и не учитывает аэродинамической и весовой компенсации рулей. В действительности необходим значительный (хотя бы двукратный) запас, который, как известно, карман не тянет, но денег стоит.

Напоследок обратите внимание на то, что скорость полета в формуле момента стоит в квадрате. То есть увеличение скорости с 100 км/час до 140 км/час удваивает нагрузки на рули!

Заключение

Источник