180 - stupňové servo: Ako funguje a na čo je?
Ešte asi pred jedenástimi rokmi sme s bratom Miroslavom akosi omylom na HobbyKingu kúpili tzv. 180-stupňové servá s kovovými prevodmi.
A keď sme ich už teda mali doma, začali sme premýšľať čo s nimi, kam ich použiť.
V rôznej literatúre sme sa snažili získať čo najviac informácií a došlo aj na otvorenie serva a pochopenie rozdielov voči servám bežným.
autor: Janko O.
Funkcia klasického modelárskeho serva, vrátane blokovej schémy, je popísaná v článku: Oprava serva - 1.časť - vybehané servo. Len na občerstvenie pamäte: klasické servo nastavuje polohu výstupnej páky v závislosti od šírky privádzaných riadiacich impulzov. Teoreticky vzaté, výstupná páka serva môže zaujať nekonečné množstvo polôh v rozmedzí približne 90 až 120 stupňov svojej maximálnej výchylky (od jednej krajnej polohy po druhú).
Naproti tomu, 180-stupňové servo pozná len dve polohy: jednu krajnú a druhú krajnú. Nič viac, ani stred (neutrál), ani žiadnu inú polohu. Namiesto potenciometra má zdanlivo "nepodarený" potenciometer. V podstate to je potenciometer, len mu chýba taká "drobnosť": odporová dráha. Má len koncové kontakty.
Aj elektronika takéhoto serva je trochu odlišná od elektroniky klasického serva. Servo rozoznáva len dva základné rozsahy šírky impulzov: Ak impulzy sú užšie ako napr. 1500 mikrosekúnd - servo sa plnou rýchlosťou krúti na jednu stranu, alebo ak iImpulzy sú širšie ako 1500 mikrosekúnd - servo sa plnou rýchlosťou krúti na druhú stranu.
Aby sa "neprekrútilo", tak na to slúži ten "potenciometer" bez odporovej dráhy, ktorý v tomto prípade vykonáva funkciu dvoch dorazových - koncových spínačov (kontaktov).
Bežec tohoto potenciometra býva spravidla spojený s mínus pólom napájania a pri jeho vybehnutí na niektorý zo spomínaných koncových kontaktov, dôjde k vypnutiu motora. Ten sa viac nemôže krútiť doterajším smerom, ale po privedení impulzov tej správnej šírky, sa môže krútiť na opačnú stranu. Druhý koncový kontakt funguje presne naopak.
Mechanické vyhotovenie tohoto "potenciometra" je také, že jeho bežec musí vykonať otočenie o 180 stupňov, aby prešiel dráhu od jedného koncového kontaktu po druhý.
Ďalšia otázka je, kde takéto 180-stupňové servo použiť. Je úplne zrejmé, že to bude tam, kde od daného pohyblivého mechanizmu vyžadujeme len dve nemenné polohy.
Dobrým príkladom je zaťahovací podvozok a za určitých okolností aj brzdiace klapky a brzdiace štíty (ak sa uspokojíme len s jednou ich pracovnou polohou).
Obrovskou prednosťou 180-stupňového serva je to, že pri správnom usporiadaní tiahiel, sily prenášané napr. z brzdiacich klapiek (a že to sily nie sú nijako malé) sa neprenášajú na prevody serva, ale len na ložiská výstupnej páky.
Sily pôsobiace na ozubenie prevodov majú v závislosti od natočenia výstupnej páky serva sínusový priebeh, to znamená, že najväčšie sú, keď je páka v polovici svojej dráhy (90 stupňov), ale pri dotyku s koncovými kontaktami (0 a 180 stupňov) sú tieto sily nulové.
Naproti tomu sily vyvodzované servom na tiahlo majú kotangenciálny charakter, čiže v krajných polohách (0 a 180 stupňov) sa toreticky blížia nekonečnu.
Obidve tieto skutočnosti sú obzvlášť dôležité pri zaťahovacích podvozkoch, keď sa vo vysunutej polohe mechanické nárazy z podvozka neprenášajú na ozubenie prevodov a súčasne je podvozok do tejto polohy natláčaný "nekonečnou" silou.
Ano, vieme, s nekonečnom sú "drobné" problémy, vyrobiť sa len tak "na kolene" nedá, ale zhrňme to tak, že tieto sily (v krajných polohách, teda aj pri zasunutí podvozka do podvozkovej šachty) sú naozaj veľké, alebo prinajmenšom na naše účely dostačujúce.
Tým, že motor 180-stupňového serva pracuje vždy na plný výkon a plnou rýchlosťou, je toto servo síce silné a rýchle, ale niekedy je rýchle až príliš a "bleskové" zasúvanie a vysúvanie podvozku, alebo brzdiacich klapiek pôsobí nerealisticky. Klasické spomalovače serv na 180-stupňové servá tu "nezaberajú", pretože princíp ich činnosti je rozdielny.
Otázka teda znie: Dajú sa 180-stupňové servá spomaliť? Odpoveď znie: Väčšinou áno, mnohé sa spomaliť dajú, ale nezaobíde sa to bez prídavnej elektroniky a zásahu do serva, z ktorého treba vyviesť minimálne jeden káblik navyše. Prídavná elektronika v krátkych intervaloch (akási modifikácia PWM) v podstate prerušuje činnosť serva, čo má za následok spomalenie jeho pohybu, ale bohužiaľ aj mierne zníženie "sily" serva (točivého momentu).
Úpravu je možné realizovať tak, že spomalenie bude fungovať len jedným smerom, alebo druhým smerom, prípadne (najčastejšie) obidvomi. Dokonca by bolo možné mieru spomalenia diaľkovo ovládať, alebo počas funkcie plynule meniť.
Súvisiace články: