Строим робота. сервомашинки

Рулевые машинки. Такое название закрепилось за исполнительными механизмами в эпоху "железного занавеса". На европейских языках их называют коротко - "servo". Чтобы было понятно, будем называть их сервомашинками. Сервомашинки устанавливаются на радиоуправляемой модели. Их задача - преобразовать сигнал от приемника в движение рулей модели, согласно действием пилота.

Стоимость сервомашинок на любой вкус- начиная от нескольких долларов, до сотен долларов за штуку.

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.

 
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.

 
Сервомашинки также отличаются максимальным углом поворота выходного вала: для привода выпуска шасси авиамоделей выпускаются специальные сервомашинки с углом поворота вала до 180 градусов; для любительской робототехники выпускаются сервомашинки, вращение вала которых не имеет ограничений вообще. Напряжение питания — 4,8 или 6 вольт.

 
Распиновка разъема следующая:
Три провода: черный(коричневый), красный, белый(желтый) – соответственно, земля, питание и управляющий сигнал (ШИМ) .
Используемые в моделизме сервомашинки, как правило, имеют унифицированный интерфейс подключения к устройству управления (радиоприемнику) основанный на широтно-импульсной модуляции.
 

 
Сервопривод управляется подачей на него прямоугольных импульсов по сигнальной линии с частотой около 50Гц, амплитудой не менее 3.3В (часто не менее 4.8В), шириной стандартно от 1000 до 2000мкс, что соответствует стандартным крайним положениям. Обычно реальный диапазон может быть чуть шире (например, 900-2100мкс), но это уже на усмотрение конкретного производителя сервоприводов.

 
Для того, чтобы поиграться с сервомашинками было решено собрать простенькое устройство управления двумя сервомашинками. Схема выполнена на микроконтроллере Attiny13A. В программе используется 8-битный таймер с state machine. При желании можно организовать управление шестью сервомашинками.