Wie funktioniert ein Servomotor?

Servomotoren sind kompakte, energieeffiziente Aktuatoren mit großer Leistung. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Hobbyrobotern bis hin zur industriellen Automatisierung. In diesem Beitrag erklären wir, wie Servomotoren funktionieren und welche Schlüsselkomponenten sie zum Funktionieren bringen.

Was steckt in einem Servomotor?

Ein Servomotor enthält einen kleinen Gleichstrommotor, ein Potentiometer, eine Steuerschaltung und eine Ausgangswelle mit einem Zahnrad. Der Motor ist mit einem Potentiometer verbunden, das die Bewegungsmenge und -richtung der Ausgangswelle präzise regeln kann.

Wenn die Welle die Zielposition erreicht, wird die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen. Wenn die Position nicht stimmt, dreht sich der Motor in die entsprechende Richtung, bis er das Ziel erreicht. Diese Art der Regelung wird als Proportionalregelung bezeichnet und macht Servos sehr effizient.

Wie werden Servos gesteuert?

Servos werden durch Senden von Pulsweitenmodulation gesteuert (PWM) Signale an das Steuerkabel. Alle 20 ms wird ein sich wiederholender Impuls gesendet, wobei die Impulsbreite die Position bestimmt.

Beispielsweise bewegt ein 1,5-ms-Impuls die Welle um 90°, kürzere Impulse drehen gegen den Uhrzeigersinn in Richtung 0° und längere Impulse drehen im Uhrzeigersinn in Richtung 180°. Wenn eine externe Kraft auf das Servo drückt, widersteht es der Bewegung, um seine Position beizubehalten.

AC- und DC-Servomotoren

Servos gibt es in den Ausführungen AC und DC. AC-Servos können größere Stromstöße bewältigen und sind daher in industriellen Anwendungen weit verbreitet. DC-Servos sind weniger teuer, können jedoch keine großen Stromschwankungen bewältigen und sind daher für kleinere Hobbyprojekte geeignet.

Servos mit kontinuierlicher Rotation sind mit Kugellagern an der Ausgangswelle ausgestattet, um die Reibung zu verringern. Dadurch können sie sich kontinuierlich in beide Richtungen drehen und sind daher ideal für den Antrieb von Robotern.

Anwendungen von Servomotoren

Zu den gängigen Einsatzmöglichkeiten von Servomotoren gehören:

• Funkgesteuerte Fahrzeuge – Zur Steuerung von Rudern, Höhenrudern und anderen Flächen.
• Robotik – Für die präzise Positionierung von Gelenken und Greifern.
• Fertigung – Inline-Aufgaben, die hohe Präzision und Wiederholbarkeit erfordern.
• Nahrungsmittelindustrie/Pharmazie – Wo häufige Hochdruckreinigungen korrosionsbeständige Konstruktionen erfordern.

Wenn Sie verstehen, wie Servos funktionieren, eröffnen sich Ihnen mehr Möglichkeiten für Projekte. Egal, ob Sie Ingenieur, Bastler oder einfach nur neugierig auf Elektronik sind – Servomotoren bieten vielseitige und präzise Bewegungssteuerung in einem kleinen Paket.