Polish Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Georgian German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Macedonian Norwegian Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Turkish Ukrainian Vietnamese Welsh

OSDonate

Podoba Ci się nasza strona? Postaw nam piwo! :)

Kwota:

Jednym z mniej znanych zastosowań modelarskich serwomechanizmów jest ich wykorzystanie do napędu prostych pojazdów. Mogą być to zarówno zabawki jak i platformy, na bazie których buduje się pojazdy typu „bot”- mniej lub bardziej naszpikowane elektroniką, w których sama jazda jest mało istotna w porównaniu do funkcjonalności związanej z pracą różnych czujników i „inteligentnych” algorytmów, pozwalających na samodzielne poruszanie się tych pojazdów w terenie z przeszkodami. Najprostsza wersja takiego bot'a to trójkołowiec, w którym dwa koła są napędzanymi oddzielnymi silnikami. Dzięki temu pojazd jest bardzo manewrowy (włącznie z obrotem wokół własnej osi). Taką właśnie zabawkę w wersji RC zaprezentujemy w jednym z kolejnych artykułów cyklu „Arduino”.

Czemu do tego celu tak dobrze nadaje się serwomechanizm? Otóż do pojazdu potrzebujemy silnika prądu stałego, przekładni i sterownika, który z jednej strony zapewnia obracanie się silnika w dwóch kierunkach, a z drugiej daje się podłączyć wprost do odbiornika RC. Serwo zawiera wszystkie te elementy, jedyny „mankament” w tym kontekście, to ograniczony zakres obrotu orczyka do maks. 180 stopni. Opisywana przeróbka pozwala na obrót osi w sposób ciągły. Mówiąc w pewnym uproszczeniu - sygnał RC odpowiadający neutrum, zatrzymuje serwo, każdy sygnał poniżej neutrum powoduje ciągłe obracanie się silnika w jedną stronę, sygnał powyżej neutrum - ciągłe obracanie się w drugą stronę (stąd nazwa „continious serwo”). Uzyskujemy więc kompaktowy dwukierunkowy napęd, niestety praktycznie bez możliwości sterowania szybkością obrotu osi serwa, która nie jest zbyt duża i wynika z jego konstrukcji (stopnia przekładni). Nie bez znaczenia jest również niższa cena - oddzielnie kupowane elementy (silnik, dwukierunkowy sterownik) są zwykle droższe.

Do przeróbki użyłem jednego z najtańszych serw wielkości „standard” - HK15138. W zestawie orczyków (podobnie zresztą jak większości obecnie oferowanych tego typu chińskich produktów) jest m.i. duża tarcza, której od razu można użyć jako „felgi” koła.

Od spodu wykręcamy 4 długie śruby mocujące i wyjmujemy płytkę z silnikiem. Czarne przewody prowadzą z płytki do prostokątnego potencjometru, zablokowanego w obudowie jednym wkrętem. Na oś tego potencjometru jest wciśnięta ostatnia (największa) zębatka, aby wyjąć potencjometr, należy ją ściągnąć z osi przez podważenie.

Przeróbka od strony elektrycznej polega na zastąpieniu potencjometru (pracuje on w obwodzie sprzężenia zwrotnego, podając do układu sterującego położenie zębatki), przez stały dzielnik napięcia 1:1 na dwóch rezystorach (tutaj od 2,2k do 2,7k). W każdym konkretnym przypadku najlepiej jest sprawdzić omomierzem wartość rezystancji potencjometru (suma rezystorów powinna dać wartość zbliżoną do jego rezystancji), a także wyprowadzenia, tak aby przewód podłączony do suwaka przylutować do środka dzielnika. W ten sposób „psujemy” układ sprzężenia zwrotnego, z którego teraz na stałe do wewnętrznego sterownika serwa będzie podawana wartość „neutrum”. Ale dzięki temu przy zewnętrznym sygnale RC odpowiadającym neutrum, silnik serwa nie będzie się kręcił, natomiast przy innych wartościach będzie się kręcił stale w jedną lub drugą stronę. Warto na tym etapie przetestować jak to działa. Teraz można to zrobić bardzo precyzyjnie, patrząc bezpośrednio na zębatkę silnika a nie oś końcowej przekładni, kiedy wszystko jest ponownie złożone. Ta czynność jest opisana na końcu artykułu.

Przechodzimy do części mechanicznej. Pierwszą czynnością jest usunięcie nożykiem z ostatniej zębatki (miejsce oznaczone na czerwono) występu, który blokuje swobodny obrót tej zębatki o 360 stopni. Drugi etap to dorobienie osi pod dużą zębatkę. Normalnie w serwie zębatka jest nałożona (i to dość ciasno, bo chodzi w tym miejscu o całkowitą eliminację luzów) na występ (tuleję) oznaczoną czerwoną strzałką. To zadanie można rozwiązać na kilka sposobów, począwszy od tego że nic się z tym nie robi (ale wtedy sporo energii silnika będzie tracone na pokonanie dużych oporów tarcia), poprzez lekkie zeszlifowanie tej tulei po obwodzie, w celu zrobienia tu luzu, a skończywszy na dorobieniu nowej osi (tu też może być kilka wariantów). Ja zdecydowałem się na trzecie rozwiązanie, z czym wiązało się odcięcie górnej (węższej) części tulei.

Dorobiłem z mosiądzu trzpień, którego dolna część wchodzi dość ciasno w otwór, przez który pierwotnie była wyprowadzona oś potencjometru. Średnica górnej część trzpienia jest minimalnie mniejsza od otworu w zębatce, co pozwala jej obracać się swobodnie ale bez nadmiernego luzu na boki.

Teraz już można ponownie zmontować serwo. Choć zdjęcie pokazuje co innego, polecam zacząć od włożenia do obudowy silnika z płytką, przykrycie jej dolną pokrywą, a dopiero potem montaż zębatek. Przy wcześniejszym demontażu warto też zeskrobać z nich smar fabryczny i teraz ponownie nałożyć go na zęby.

Najprostszym wariantem koła napędowego, jest użycie oryginalnej tarczy (średnica 34,5mm) z zestawu orczyków z nałożoną na nie „oponką” w postaci uszczelki hydraulicznej o zewnętrznej średnicy 38mm. Przypominam jednak, że serwo kręci ze stałą szybkością i prędkość modelu praktycznie zależy od średnicy koła (większa średnica - większa prędkość). W przypadku takiego koła jest ona bardzo mała.

Dlatego ja zdecydowałem się na inny wariant - dorobienie tarczy o średnicy 56mm z laminatu 1,6mm i połączenie jej z tarczą serwa za pomocą 4 śrub M2. Tutaj również rolę opony spełnia (i to bardzo dobrze) uszczelka hydrauliczna o zewnętrznej średnicy 62mm. W tym wypadku prędkość też nie jest zawrotna, ale wg mnie wystarczająca do pierwszych eksperymentów. Ze względu na duże przełożenie, serwo ma duży moment obrotowy, więc w razie potrzeby można zrobić jeszcze większe koła, napęd na pewno da sobie radę.

Jak wcześniej wspomniałem, na etapie, kiedy silnik z płytką jest wyjęty z obudowy i potencjometr jest już wymieniony na dzielnik, warto przeprowadzić test obrotów serwa - na przykład przy pomocy Arduino.

W tym celu dołączamy elektronikę serwa do płytki Uno: masa do masy (czarny lub brązowy przewód serwa) , +5 do zasilania (środkowy, czerwony przewód serwa) i sygnał RC (pin 9 Uno do żółtego - zewnętrznego przewodu serwa). Ładujemy program ServoCont (pobierz) i uruchamiamy HyperTerminal. Wciskając na klawiaturze komputera klawisze „q” i „w” zwiększamy (odpowiednio zgrubnie i precyzyjnie) szerokość impulsu dla serwa, a klawiszami „a” i „s” ją zmniejszamy (zgrubnie i precyzyjnie). W ten sposób możemy ustalić przy jakiej szerokości (a dokładniej w jakim zakresie szerokości) impulsu w mikrosekundach silnik serwa przestaje się obracać.

Podobny test można oczywiście przeprowadzić przy pomocy aparatury RC, ustawiając neutrum trymerami w nadajniku aż do zatrzymania silnika. W przypadku Arduino dostajemy jednak konkretną wartość liczbową (będzie ona różna dla każdego egzemplarza serwa), którą w przyszłości można wykorzystać w projektach z użyciem tak przerobionych serwomechanizmów.

Wydaje mi się, że tego rodzaju przeróbki najlepiej byłoby użyć serwa z podwójnym łożyskowaniem ostatniej zębatki (Dual BB), to jednak zdecydowanie droższe rozwiązanie. A póki co napędy w opisanej tu wersji wystarczająco dobrze spełniają swoje zadanie.

Publikowane tutaj materiały i zdjęcia stanowią własność ich autorów, nie mogą być kopiowane oraz wykorzystywane bez ich zgody.
Strona niekomercyjna.