1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой танк на серводвигателях

Самодельный сервопривод

Ну чтож, начнем. И первый пост будет про один из основных робототехнических приводов -сервопривод и про то как его сделать.
Второй же тип привода — пневмомускулу, уже рассмотрели вот тут

Под сервоприводом чаще всего понимают механизм с электромотором, который можно попросить повернуться в заданный угол и удерживать это положение. Однако, это не совсем полное определение.

Если сказать полнее, сервопривод — это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.п.) и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике и устройстве согласно заданному внешнему значению.

Сервопривод получает на вход значение управляющего параметра. Например, угол поворота.

Блок управления сравнивает это значение со значением на своём датчике.

На основе результата сравнения привод производит некоторое действие: например, поворот, ускорение или замедление так, чтобы значение с внутреннего датчика стало как можно ближе к значению внешнего управляющего параметра.

Наиболее распространены сервоприводы, которые удерживают заданный угол, и сервоприводы, поддерживающие заданную скорость вращения.

Сервопривод состоит из следующих компонентов: Мотор-редуктор, силовой драйвер, энкодер, зажим для энкодера, микроконтроллер.

Привод — электромотор с редуктором. Чтобы преобразовать электричество в механический поворот, необходим электромотор. Однако зачастую скорость вращения мотора бывает слишком большой для практического использования. Для понижения скорости используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, можно вращать выходной вал — конечную шестерню сервопривода, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять. Однако, для того чтобы положение контролировалось устройством, необходим датчик обратной связи — энкодер, который будет преобразовывать угол поворота обратно в электрический сигнал. Для этого часто используется потенциометр. При повороте бегунка потенциометра происходит изменение его сопротивления, пропорциональное углу поворота. Таким образом, с его помощью можно установить текущее положение механизма.

Кроме электромотора, редуктора и потенциометра в сервоприводе имеется электронная начинка, которая отвечает за приём внешнего параметра, считывание значений с потенциометра, их сравнение и включение/выключение мотора. Она-то и отвечает за поддержание отрицательной обратной связи.

К сервоприводу тянется три провода. Два из них отвечают за питание мотора, третий доставляет управляющий сигнал, который используется для выставления положения устройства.

В качестве мотор-редуктора в нашем самодельном серве используется обычный мотор от электростеклоподъёмников. Опробованы и российские и китайские модели. Подходят все, имеющие стандартное крепление. Этот редуктор дешевый и дает огромный момент.

или же собранный

Хотя скорее подходят все имеющие возможность всверлиться в выходную ось вращения для установки энкодера.

Силовой драйвер — самая сложная и напряженная часть сервопривода.

Драйвер был трижды полностью переработан. В первой версии сервопривода использовался драйвер на Н-мосте биполярных транзисторов (кт827 и кт825).

Этот драйвер работал, но очень короткий срок (менее минуты). Далее наступал перегрев. Для более слабых моторов пойдет, но для мощных стеклоподъемников нет. Применения теплоотводов было невозможно, т.к. это значительно увеличивало массогабариты. А это один из основных параметров. Масса и размеры сервопривода должны быть минимальны. Во второй версии была попытка использовать Н-мост на силовых полевых транзисторах (irp9140n и irfz44n) .. Драйвер не заработал совсем, несмотря на все усилия. Причина была в слишком низком напряжении на выходе микроконтроллера управления.

Требовалось увеличить напряжения до 12 в, с сохранением возможности ШИМ. В третей версии драйвера были устранены все недостатки предыдущих моделей драйвера. Драйвер в этой модели представляет собой два Н-моста , внутренний мост на полевых транзисторах и внешний мост на биполярных. . Нагрев транзисторов во время испытания был минимален и поэтому теплоотвод был уже не нужен. Внешний мост увеличивал напряжения до необходимого, а внутренний нужен был для силового управления мотором. Схема для удобства была разделена на две части.

Энкодер представляет собой обычный переменный резистор на 5ком.Особых требований к нему нет. Единственное условие кроме сопротивление является то ,чтобы выходной вал бегунка был 6 мм в диаметре. Он всверливается в выходную шестеренку мотора и позволяет определить текущий угол.

Микроконтроллер представляет собой электронную начинку от маломощных китайских микросервоприводов. Если просто — берем самую дешевую серву и выдираем оттуда мелкую плату. Это и есть мозги и контролер нашей сервы.

Аналог данной системы подобного размера у нас создать пока не получилось. Электроника питается от 5в. и выдает ШИМ сигнал того же уровня. ШИМ идет на драйвер. Микроконтроллер относительно надежен, дешев и точен, что позволяет использовать именно такой вариант, а не разрабатывать свой с нуля.Можно сделать и с нуля, но пайка смд деталей это такое дело.

Выходы этого контролера, те что шли на мотор, надо подключить к входам H моста. А выходу моста уже к мотор-редуктору.

Такая конструкция сервопривода показала себя очень хорошо и будет дальше улучшаться и использоваться .

Простой танк на серводвигателях

В этой инструкции я расскажу вам, как сделать очень простой танк на радиоуправлении. Если надумаете сделать такую штуку для вашего ребенка, он будет без ума, а еще полезнее, если вы займетесь его изготовлением вместе! При желании эту конструкцию можно усовершенствовать, изготовив прочный кузов и улучшив гусеницы. Наибольший интерес тут представляет принцип его работы. В качестве силового агрегата используется два старых серводвигателя. Они переделываются только на вращение. В итоге мы получаем два двигателя с понижающими редукторами, что и нужно для изготовления мощного танка!

Читать еще:  Простая и компактная помпа на двигателе 775

Что касается гусениц и прочих узлов, то они изготавливаются довольно просто. Гусеницы, к примеру, делаются из резины от автомобильной или велосипедной камеры, а также палочек от мороженого. Для изготовления кузова можно использовать пластик, прочный картон или дальше тонкий листовой металл. Пожалуй, из самого дорогого тут будет электроника для управления, но даже ее можно сделать своими руками. Интересно бы было оснастить танк фарами, пушкой и другой подобной техникой. Ездит аппарат довольно резво, причем ему не почем песок, листья, трава и прочие препятствия. Итак, приступаем к изготовлению.

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— два старых серводвигателя ;
— электроника для управления ;
— аккумулятор (автор использовал 3.7В/ 150 мАч);
— резина от велосипедной или автомобильной камеры;
— палочки от мороженого;
— провода;
— алюминиевый композитный лист или подобное (для изготовления кузова).





Список инструментов:
— отвертка (под винты серводвигателя);
— кусачки;
— клеевой пистолет с горячим клеем;
— суперклей;
— паяльник;
— линейка;
— канцелярский нож;
— ножницы;
— маркер;
— циркуль;
— бормашина.

Процесс изготовления танка на радиоуправлении:

Шаг первый. Переделываем сервопривод
Начнем с того, что переделаем сервомоторы. Нам нужно сделать так, чтобы они могли вращаться на угол 360 градусов, то есть, по кругу. Для этого нужно выполнить несколько манипуляций. Сперва разбираем ту часть сервопривода, в которой находятся шестерни. Тут есть деталь, на которой установлен упор, который не позволяет двигателю совершать полный оборот. Этот упор автор срезает с помощью кусачек.

Но это еще не все, чтобы двигатель мог работать как нужно, и ничего не мешало, нужно вытащить из него «мозги». Для этого снимаем заднюю часть и отпаиваем плату с электроникой, ее можно вытащить. Возьмите провода для подключения питания и припаяйте их напрямую к выходам моторчиков. На этом все, теперь вы можете собрать сервопривод в обратном порядке. Попробуйте подать питание на сервопривод, вал должен начать вращаться вокруг своей оси.
















Теперь вам нужно вырезать в материале отверстия для установки сервомоторов. Делаем нужные замеры и рассверливаем отверстия. Вот и все, теперь вы можете установить серводвигатели. Автор наносит на них горячий клей и сразу прижимает к материалу. Потом можно сервоприводы дополнительно закрепить горячим клеем сверху, все должно держаться крепко.

Шаг третий. Изготовление и установка днища
Днище нам нужно для установки электроники и аккумулятора, к тому же к нему крепятся боковые стенки с установленными сервоприводами. Вырезаем днище до нужных размеров и склеиваем конструкцию, используя горячий клей. Если вы хотите упрочнить раму, можно установить распорки, сделать это не сложно, зато танк будет куда крепче, а ведь он должен быть крепким!














Колеса можно собирать, для этого нам будет нужен клеевой пистолет. Берем 3 маленьких круга и склеиваем их в один блок. Теперь к этому блока по бокам приклеиваем колеса побольше. В итоге имеем отличное колесо для танка! Все оставшиеся три колеса изготавливаются по такому же принципу.

Для крепления колес в них нужно будет просверлить отверстия, в качестве осей будут выступать винты, так что исходить нужно из их диаметра.

В завершении внутреннюю часть колес нужно сделать под конус, для этого автор использует бормашину со шлифовальной насадкой.

Шаг пятый. Установка передних и задних колес
Колеса можно устанавливать на танк! Начнем с задних, берем детали, которые устанавливаются на валы сервоприводов и приклеиваем их к колесам с помощью горячего клея. Приклеивать нужно крепко и надежно, клея не жалейте. Ну а теперь прикручиваем колеса, используя винты.













Теперь можно изготавливать «протектор» гусениц. Для этих целей автор решил приспособить палочки от мороженого. Их нужно будет нарезать на строго одинаковые куски. Сперва можно резать кусачками, а потом отшлифовать, собрав в единый блок. Изготовленные детали крепим к резиновым гусеницам на строго одинаковом расстоянии. Для крепления автор использует суперклей. Когда все будет готово, гусеницы можно аккуратно натянуть на колеса. Натяжение должно быть таким, чтобы ведущие колеса не буксовали. Попробуйте подать питание на двигатели, если гусеницы вращаются без проблем, отлично, идем дальше.

Шаг седьмой. Установка начинки
Теперь нужно установить на основу аккумулятор, а также приемник сигнала. Аккумулятор автор использует довольно «маленький», всего на 150 мАч, но ведь для такой легкой техники много и не нужно. Питаются двигатели от напряжения 3.7 Вольта.

Также подключаем приемник сигнала, он должен иметь четыре режима, то есть включать каждый двигатель вперед и назад. Все элементы хорошенько фиксируем при помощи горячего клея.

Простой сервопривод своими руками

Под сервоприводом чаще всего понимают механизм с электромотором, который можно попросить повернуться в заданный угол и удерживать это положение. Однако, это не совсем полное определение.

Если сказать полнее, сервопривод — это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.п.) и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике и устройстве согласно заданному внешнему значению.

  • Сервопривод получает на вход значение управляющего параметра. Например, угол поворота.
  • Блок управления сравнивает это значение со значением на своём датчике.
  • На основе результата сравнения привод производит некоторое действие: например, поворот, ускорение или замедление так, чтобы значение с внутреннего датчика стало как можно ближе к значению внешнего управляющего параметра.
Читать еще:  Опрыскиватель для сада с бензиновым двигателем

Наиболее распространены сервоприводы, которые удерживают заданный угол, и сервоприводы, поддерживающие заданную скорость вращения.

Сервопривод состоит из следующих компонентов: Мотор-редуктор, силовой драйвер, энкодер, зажим для энкодера, микроконтроллер.

Привод — электромотор с редуктором. Чтобы преобразовать электричество в механический поворот, необходим электромотор . Однако зачастую скорость вращения мотора бывает слишком большой для практического использования. Для понижения скорости используется редуктор : механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, можно вращать выходной вал — конечную шестерню сервопривода, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять. Однако, для того чтобы положение контролировалось устройством, необходим датчик обратной связиэнкодер , который будет преобразовывать угол поворота обратно в электрический сигнал. Для этого часто используется потенциометр. При повороте бегунка потенциометра происходит изменение его сопротивления, пропорциональное углу поворота. Таким образом, с его помощью можно установить текущее положение механизма.

Кроме электромотора, редуктора и потенциометра в сервоприводе имеется электронная начинка, которая отвечает за приём внешнего параметра, считывание значений с потенциометра, их сравнение и включение/выключение мотора. Она-то и отвечает за поддержание отрицательной обратной связи.

К сервоприводу тянется три провода. Два из них отвечают за питание мотора, третий доставляет управляющий сигнал, который используется для выставления положения устройства.

В качестве мотор-редуктора в нашем самодельном серве используется обычный мотор от электростеклоподъёмников. Опробованы и российские и китайские модели. Подходят все, имеющие стандартное крепление.

Хотя скорее подходят все имеющие возможность всверлиться в выходую ось вращения для установки энкодера.

Силовой драйвер — самая сложная и напряженная часть сервопривода.

Драйвер был трижды полностью переработан. В первой версии сервопривода использовался драйвер на Н-мосте биполярных транзисторов (кт827 и кт825).

Этот драйвер работал, но очень короткий срок (менее минуты). Далее наступал перегрев. Для более слабых моторов пойдет, но для мощных стеклоподъемников нет. Применения теплоотводов было невозможно, т.к. это значительно увеличивало массогабариты. А это один из основных параметров. Масса и размеры сервопривода должны быть минимальны. Во второй версии была попытка использовать Н-мост на силовых полевых транзисторах (irp9140n и irfz44n) .. Драйвер не заработал совсем, несмотря на все усилия. Причина была в слишком низком напряжении на выходе микроконтроллера управления.

Требовалось увеличить напряжения до 12 в, с сохранением возможности ШИМ. В третей версии драйвера были устранены все недостатки предыдущих моделей драйвера. Драйвер в этой модели представляет собой два Н-моста , внутренний мост на полевых транзисторах и внешний мост на биполярных. . Нагрев транзисторов во время испытания был минимален и поэтому теплоотвод был уже не нужен. Внешний мост увеличивал напряжения до необходимого, а внутренний нужен был для силового управления мотором. Схема для удобства была разделена на две части.

Энкодер представляет собой обычный переменный резистор на 5ком.Особых требований к нему нет. Единственное условие кроме сопротивление является то ,чтобы выходной вал бегунка был 6 мм в диаметре. Он всверливается в выходную шестеренку мотора и позволяет определить текущий угол.

Микроконтроллер представляет собой электронную начинку от маломощных китайских микросервоприводов. Если просто — берем самую дешевую серву и выдираем оттуда мелкую плату. Это и есть мозги и контролер нашей сервы.

Аналог данной системы подобного размера у нас создать пока не получилось. Электроника питается от 5в. и выдает ШИМ сигнал того же уровня. ШИМ идет на драйвер. Микроконтроллер относительно надежен, дешев и точен, что позволяет использовать именно такой вариант, а не разрабатывать свой с нуля.

Выходы этого контролера, те что шли на мотор, надо подключить к входам H моста. А выходу моста уже к мотор-редуктору.

Такая конструкция сервопривода показала себя очень хорошо и будет дальше улучшаться и использоваться . По итогу мы имеем серву с огромным моментом силы и по цене 300-400р.

Танки с огнеметом на борту: вся их недолгая история

Первый танк с огнеметом на борту появился в США. Это была машина на паровой тяге и гусеницах. Были подобные танки и в СССР.

Опоздание на войну

Прообразы огнеметов появились еще во времена Византийской империи — специальные сифоны метали смесь «греческий огонь», а давление в системе нагнеталось кузнечными мехами. Но те струйные огнеметы, о которых сразу думает наш современник, родились в начале XX века. И активно использовались в Первую мировую — прорывать укрепленные позиции с ними было удобнее, чем с винтовкой и штыком.

Мысли поставить огнеметы на появившийся на полях сражений Великой войны танк время от времени залетали в головы конструкторов. Но поучаствовать в боевых действиях до окончания войны огнеметные танки не успели.

Первый танк, несущий огнеметное вооружение, родился, как ни странно, в США — тогда еще не очень-то и «танковой» державе. Назывался он просто — Steam Tank Tracklayer, то есть, дословно, «Паровой танк на гусеничном шасси». Чудо-юдо внешне напоминало британские ромбовидные танки. В движение приводилось двумя паровыми двигателями. Американская индустрия того времени достигла чуть ли не пика совершенства паровых машин — в некоторых моментах они имели преимущества над двигателями внутреннего сгорания. Например, не нужны были коробки передач, которые постоянно ломались на тех же «ромбах».

Читать еще:  Замена двигателя наддува на горне

А еще пар двигателей использовался для метания огнесмеси. Были, правда, минусы — невозможность стрелять из огнемета при выключенных двигателях и небольшая дальность, не достигавшая и 30 метров.

Но начало было положено.

Зажигательный эффект

То, что не произошло в Первую мировую, случилось в Интербеллум — период меж двумя великими войнами. Несмотря на отсутствие мирового конфликта, мелких войн тогда хватало — и огнеметные танки проявили себя в них.

Дебют состоялся в Африке — решившие отомстить эфиопам итальянцы устроили полномасштабное вторжение. И не забыли прихватить с собой плюющиеся огнем танкетки «Ансальдо». После этого огнеметные танки стали частым гостем в целом ряде конфликтов — японо-китайские войны, Испания, Хасан и Халхин-Гол, Финляндия — так что ко Второй мировой огнеметные танки уже не были чем-то удивительным.

Лучше всего они подходили для атак на окопавшегося противника. Стоило только приблизиться на дистанцию выстрела, и тот, в худшем случае, отходил чуть дальше, чтобы не попасть под огненные струи. В лучшем — в панике убегал.

Мнение эксперта:

Особенно часто советским танкистам приходилось использовать огнеметы в сражениях с самураями у реки Халхин-Гол. Японские войска отлично окапывались и маскировались и отчаянно сражались. Понятия «плен» для японцев просто не существовало. Советской пехоте приходилось драться буквально за каждый бугор и каждый окоп. Из-за ближнего боя артиллерия уже не могла стрелять — а танкам пришлось бы таранить. Тут японские пехотинцы бросались даже на танки, засовывая палки в колеса, то есть в катки. Тогда в бой вводили огнеметные танки Т-26. По воспоминаниям советских танкистов, горели японские укрепления, земля и вообще все вокруг. Такого ужаса японская пехота не выдерживала. Достаточно было одной машины с огнеметом, чтобы от нее из траншей бежала усиленная рота.

Крупнейшая война в истории человечества

В Советском Союзе огнеметные танки нежно любили — видимо, сказывался дух тридцатых, когда наши предки с энтузиазмом хватались за новые технические изобретения, особенно в военной сфере. Поэтому к началу ВОВ успели выпустить 1300 огнеметных танков. При этом стремились делать их на основе существующих машин — от танкеток до тяжелых КВ.

Интересным вариантом был КВ-8 — огнеметная версия танка КВ. Конструкторы заменили 76-мм пушку на 45-мм, а освободившееся место использовали для установки огнемета. Получился танк, способный стрелять из огнемета в любую сторону, и сохранивший хоть какую-то пушку. При этом обладавший мощной броней — ведь для того, чтобы выстрелить из огнемета по неприятельским окопам, требовалось подъехать к ним почти что, по танковым меркам, вплотную.

В Красной армии огнеметные танки использовали на протяжении всей войны, но больше всего они пригодились на завершающем этапе. Немцы создавали сильные узлы обороны в плотно застроенных европейских городах — «выковыривать» упорно обороняющуюся пехоту из развалин можно было долго. Прикрытые броней и опасные в ближнем бою, огнеметные танки существенно облегчали этот процесс.

Имели свои огнеметные танки и другие стороны конфликта.

Немцы стремились переделать в огнеметные устаревшие танки. Что, впрочем, не помешало им успешно применять эти машины в городах — например, в Сталинграде. Американцы с удовольствием использовали их на Тихоокеанском театре военных действий — в джунглях огнеметы оказались как нельзя кстати.

А британцы додумались хранить огнесмесь в прицепленной к танку бронированной тележке. Это существенно повышало безопасность — опасное топливо теперь хранилось не внутри танка, а снаружи. В случае воспламенения цистерн тележку можно было легко отстрелить от танка на пиропатронах — что было безопасно, если не для пехоты снаружи, то, по крайней мере, для самих танкистов.

Отмирание классики

Но с окончанием войны дни «традиционного» танкового огнемета подходили к концу. Все дело в том, что резко вырастала эффективная дальность ручного противотанкового оружия. В конце Второй мировой кумулятивный «Фаустпатрон» бил на десятки метров, но эти времена быстро отходили в прошлое. Теперь пехота могла успешно подбивать танки до того, как те подъедут на дистанцию «плевка» из огнемета.

Это, казалось, можно было нивелировать улучшением дальности самих танковых огнеметов, но скоро та уткнулась в свой естественный потолок. Одним из последних «традиционных» огнеметных танков стал ТО-55 — его струи могли бить на 200–250 метров. Этого все равно было маловато.

Это не значило, что струйные танки будут разом выкинуты на свалку — в мире еще оставалась работа для них. Например, Вьетнам — густые джунгли могли прятать в себе партизанские засады, и возможность «на всякий случай» обработать огнем подозрительный участок долгое время была хорошим подспорьем для американцев.

Но развитие струйных танковых огнеметов прекратилось. На арену выходило новое поколение огнеметов. Струйный способ стрельбы заменялся капсульным. Огнесмесь летела дальше, так как большая часть пути теперь преодолевался не «струей», а в контейнере. Но для такой стрельбы уже не требовался танк в изначальном понимании этого слова — подбираться близко к неприятельским позициям для стрельбы такими боеприпасами было уже не нужно.

Поэтому недолгая жизнь огнеметного танка подошла к концу. И вряд ли когда-нибудь эти огнедышащие монстры вернутся на поля сражений. Тем лучше.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector