bezgłośne serwo

[Dolce]

Witam.

Mam nastepujące pytanie. Wykonałem prosty mechanizm przepustnicy powietrza - rodzaj klapki otwieranej elektrycznie. Działanie jest proste. Klapka zamyka otwór w podłożu, jest dociskana do niego za pomocą sprężyny. Serwomechanizm, pokonując siłę działania sprężyny, unosi klapkę. Wszystko było by super gdyby nie fakt, że srwomechanizm wydaje cały czas dźwięk, gdy jest pod obciążeniem (otwarta klapka=napięta sprężyna=pierdzenie serwa). W wykonanej konstrukcji załączonej poniżej zastosowałem popularny serwomechanizm MG995. Potrzebuję wykonać mechanizm tak, by był bezgłośny. Nie wiem jak to wykonać a może raczej, czy istnieją serwomechanizmy pracujące bezgłośnie pod obciążeniem lub jakieś inne elementy, którymi można by zastąpić serwomechanizm.

W klapce prezentowanej na zdjęciu poniże siła działania serwa potrzebna do jej uniesienia na wymaganą wysokość wynosi ok. 4-5kg/cm. Jednak klapka, która ma pracować bezgłośnie będzie mniejsza i tam wystarczającą siłą działania bedziez zapewne coś w "okolicach" 2kg/cm. Piszę o tym, być może to istotne. Takie mniejsze serwa i ciszej pracują ale ja nie mam skali porównania bo posiadam jedynie MG995 oraz MG90S a to klasa ekonomiczna.

Pierwotnie myślałem o otwieraniu klapki za pomocą elektromangesu z trzpieniem. Nie znalazłem jednak nic odpowidniego ale i właściwie to nawet specjalnie nie szukałem. Myślę, że elektromagnes z wymaganą siłą działanai musiałby być stosunkowo duży.

Klapka powinna być otwierana i zamykana stosunkowo szybko (ułamki sekundy). Być może istnieją jakieś podzespoły, które lepiej by się nadawały do takiego bezgłośnego mechanizmu niż serwa modelarskie lub też są serwa pracujące bezgłośnie pod obciążeniem ? A może ktoś już wyprodukował mechanizm, który by się nadawał do mojego celu ? To była by najlepsza opcja.

Jeśli nie dostanę elementów pracujących bezgłośnie pod obciążeniem to być może rozważę zmianę konstrukcji projektując ją w ten sposób, by po uniesieniu klapki serwo nie musiało pracować (może jakiś mechanizm zapadkowy klapki po jej uniesieniu). To jednak na razie wydaje mi się gorszym rozwiązaniem lub w ogóle takim, które się nie sprawdzi ponieważ ograniczy szybkość i płynność działania. 

Będę wdzięczny za wszelkie porady jak ugryźć taki temat. Być może są gotowe zawory, które by się sprawdziły w moim zastosowaniu ?

Szukałem w pneumatyce ale tam występują wysokie ciśnienia a małe średnice. Zawory do hydrauliki to kolosy i do tego wolno pracują. Klapka, która potrzebuję ma mieć wymiary ok. 50x50mm i zakrywać otwór o obrysie 30x30mm. Na klapkę nie będzie działało wysokie ciśnienie powietrza (ok. 300-600Pa czyli siła taka jak np. przy dmuchaniu ustami podczas gry na instrumencie dętym typu flet).

[PK999]

Jeśli jest taka możliwość, wystarczy ustawić odpowienio dzwignię serwa.

To  jest tak, aby przy max otwarciu cała siła była przenoszona przez oś serwa, nie przez przekładnię.

 

A z drugiej strony....po co sprężyna jeśli masz możliwość dokładnego kontrolowania pozycji serwem?

[Dolce]

Dzięki za odpowiedź. Od razu widać, że mam do czynienia z modelarzem.

Sprężyna według mnie jest obrym rozwiązaniem ponieważ ten mechanizm nie musi działać tak jak serwo w modelu to znaczy w sposób proporcjonalny i ciągły. Wystarczy dwustanowa praca na zasadzie otwórz/zamknij. Wolę jakoś jednak docisk sprężyną niż ramieniem serwa. Raz, że to oszczędność podzespołu co akurat jest w tym trozwiazaniu stosunkowo istotne a dwa - po prostu projektując klapkę nie wiedziałem na ile takie serwo precyzyjnie i powtarzalnie się pozycjonuje. A tutaj w grę wchodziły by dziesiąte milimetra. Pewnie można by i doprzeć serwem klapkę mocniej niż to wymagane "na zaś" ale chyba takie serwo by długo nie pociągnęło. Nie wiem dlatego się radzę.

Co do tego rozwiązania z "odpowiednim" ustawieniem orczyka to brałem je pod uwagę. Myślałem też o ewentualnej zmianie orczyka na taki kołowy a dokładniej ślimakowy lub właśnie na wychylenie takiego jednoramiennego pd kątem 90st w stosunku do powierzchni klapki. Wówczas faktycznie siła przenosiła by się na oś serwa a nie tryby. Nie jestem jednak pewien, czy to zagwaranotwało by powtarzalną bezgłośną pracę. Zauważyłem, że ten mój MG995 nawet czasem bez obciążenia również wydaje terkot. Nie wiem czy to taka jego uroda czy też akurat mi się trafił taki sobie egzemplarz. Ten mały MG90S bez obciążenia póki co siedzi cicho.

Przed rozpoczęciem czasochłonnych eksperymentów, postanowiłem się poradzić kolegów. Czy oprzeć się mimo wszystko na próbach z serwem czy też wynaleziono coś innego, co by się lepiej nadawało do takiego ustrojstwa jak moje ? Jak wspomniałem, praca klapki bedzie dwustanowa. Jedyne warunki to ma być cicho, szybko, niezawodnie

Acha i jeszcze trwale...

Kurcze teraz mi do głowy taki pomysł przyszedł. Są takie mocne elektromagnesy stosowane do mocowania np. statywów narzędzi pomiarowych do stołów stalowych, np. czujników zegarowych. To się nazywa podstawa magnetyczna. Może coś w tym stylu przyciągało by klapkę w momencie podawania mu napięcia na cewkę ? Nie wiem tylko czy są tego typu elektromagnesy ale o małych rozmiarach, które dały by wystarczająca siłę działania.

[PK999]

Dokładnie tak jak piszesz, gdybyś dał krótsze ramię serwa i stawiał je "do pionu" pozbyłbyś się bzyczenia.

Ale serwo to serwo - ma za zadanie pozycjonować - a nie być bezgłośne. Może czasem punkąć nawet bez widocznego powodu.

 

Jeśli pobór prądu nie jest problemem rzeczywiście poszełbym w prostą cewkę nad klapką, którą to najlepiej byłoby wyposażyć w magnes.

Jeden problem - będzie to wymagało ciągłego sporego prądu do trzymania klapki w pozycji otwartej. No i jeszcze większego prądu do podniesienia klapki z korpusu zaworu.

 

Jeśli nie to silnik krokowy z podobną dzwignią jak na serwie. Wymaga to jednak sterownika i jednej krańcówki. No ale także byłoby cicho na postoju (pod warunkiem sterowania silnika prądem stałym).

 

 

 

Ale rozwiązanie najprostrze to - wrócić do początku, stawiać dzwignię serwa prostopadle do klapki i odłączać zasilanie serwa na czas bezruchu.

[Marcin K.]

Zrób przeciw wagę, wtedy serwo nie będzie tak obciążone w czasie otwarcia, podtrzymujac klapke

[noker]

Pytanie podstawowe - Jakie położenie klapki jest tzw "roboczym" NO czy NZ.

 

Pytanie dodatkowe, montaż klapki na urządzeniu docelowym?

Czy na wierzchu, czy można "wejść" delikatnie w urządzenie,

 

wydaje mi się że typowa klapka obrotowa byłaby lepszym rozwiązaniem, równy rozkład sil, a napęd serwem poprzez kółka zębate odpowiednio dobrane/policzone tak żebyś uzyskał żądany czas otwarcia/zamknięcia.

[Dolce]

Ale rozwiązanie najprostrze to - wrócić do początku, stawiać dzwignię serwa prostopadle do klapki i odłączać zasilanie serwa na czas bezruchu.

No właśnie, to jest niezła myśl. Ustalić zadane wychylenie klapki poprzez ustawienie orczyka serwa prostopadle do płaszczyzny klapki, ewentualnie wykonać odpowiednie wgłębienie w płycie klapki dla zaoblonej końcówki orczyka dla pozycji 90st, i odłączyć na ten moment zasilanie. To dało by sie wykonać i jest prawdopodobne, że to najsensowniejsze rozwiazanie bo najprostsze. Ciekawe jak wyszło by w praktyce.

 

Zrób przeciw wagę, wtedy serwo nie będzie tak obciążone w czasie otwarcia, podtrzymujac klapke

Czy mógł byś mi podpowiedzieć lub podać jakiś link do mechanizmu, który posiada taką przeciw wagę ?

 

Pytanie podstawowe - Jakie położenie klapki jest tzw "roboczym" NO czy NZ.

To bardzo dobre pytanie. Klapka w położeniu roboczym czyli niestety tym, w którym ma pracować bezgłośnie będzie otwarta. Po zamknięciu klapki jest cisza ponieważ od serwa jest odłączane napięcie. To sprężyna dociska wówczas klapkę do podłoża. Zastanawiam się jak wykonać najprościej mchanizm w ten sposób, żeby było odwrotnie. To znaczy, żeby sprężyna powodowała otwarcie klapki a serwo ją zamykało. Na obecną chwilę przychodzi mi odwrócenie obecnej konfiguracji działania mechanizmu klapki czyli taki sposób : klapka na skutek działania siły sprężyny była by otwierana. Pozycję zamkniętą wymuszało by serwo, który wówczas niestety cały czas by musiało pracować (mamy pozycjonowanie=terkotanie w pozycji zamkniętej). Nadal nie wiem jaka była by trwałość serwomechanizmu przy zastosowaniu takiego rozwiązania a to istotne. Załóżmy, że urządzenie pracowało by np. kilkanaście godzin w miesiącu i w tym czasie mechanizm ciągle by owierał i zamykał klapkę. Ile przeciętnie serwo mogło by wytrzymać ? 

Wydaje mi się, że ideałem była by taka praca, by serwo tylko uruchamiało system podnoszenia i opuszczania klapki a po przejściu klapki na "jedną ze stron" to sprężyny już ustalały by położenia. Coś takiego da się na pewno wykonać ale na razie chodzi o najprostszy i pewny sposób, żeby nie pakować się w jakieś skomplikowane rozwiazania. Być może idea z ustalaniem pozycji orczyka w pozycji 90st + odłączanie zasilania się sprawdzi.

jeśli chodzi o klapkę obrotową to napisz mi jak byś sobie wyobrażał jej działanie ?

Ta klapka nie będzie pracowała pod dużym ciśnieniem ale musi być "szczelna". Nie może przepuszczac powietrza. W prezenowanej na zdjęciu klapce jako materiału uszczelniającego użyłem filcu muzycznego (ten czerwony materiał pod klapką) + skórki chromowanej z jednej strony i nie żałowałem sporego marginesu powierzchni wokół otworu na uszczelnienie.

[bart07]

Zrób tak, aby w skrajnych położeniach on i off oś obrotu pokrywała się z osią siły. Wówczas nie będzie momentu obrotowego.

[f-150]

Co nie wymyślisz i tak będzie buczeć ,ponieważ serwo cały czas jest pod obciążeniem sprężyny. Tak jak pisałeś na wstępie jedynym cichym rozwiązaniem będzie elektromagnes.Np.siłownik centralnego zamka

[noker]

 

 

.

jeśli chodzi o klapkę obrotową to napisz mi jak byś sobie wyobrażał jej działanie ?

 

Mniej więcej w taki sposób. Ołówek i kartka bo nie mam teraz kompa z jakimś programem graficznym.

 

[jpd]

Zastanawiam się jak wykonać najprościej mchanizm w ten sposób, żeby było odwrotnie. To znaczy, żeby sprężyna powodowała otwarcie klapki a serwo ją zamykało. Na obecną chwilę przychodzi mi odwrócenie obecnej konfiguracji działania mechanizmu klapki czyli taki sposób : klapka na skutek działania siły sprężyny była by otwierana. Pozycję zamkniętą wymuszało by serwo, który wówczas niestety cały czas by musiało pracować (mamy pozycjonowanie=terkotanie w pozycji zamkniętej). Nadal nie wiem jaka była by trwałość serwomechanizmu przy zastosowaniu takiego rozwiązania a to istotne. Załóżmy, że urządzenie pracowało by np. kilkanaście godzin w miesiącu i w tym czasie mechanizm ciągle by owierał i zamykał klapkę. Ile przeciętnie serwo mogło by wytrzymać ? 

 

 

Załozenie - sprzyna otwiera klapkę :

 

Hint #1 nazywa się "krzywka".

Hint #2 nazywa się "mechanizm kolankowy".

 

Ad #1 - krzywka może zostać samoczynnie zaryglowana w pozycji "klapka zamknięta" w taki sposób by w statycznym położeniu wyeliminować moment a jedynie były siły zginająca i ścinająca wałek krzywki - krzywka może być nawet odpowiednio dobrany orczyk serwa lub wycięty np z laminatu, amelinium lub co tam wpadnie w ręce.

Ad #2 - serwo ciągnie/pcha za kolano - kolano zgięte -> klapka otwarta, kolano minimalnie przeprostowane i samoczynnie zaryglowane -> klapka zamknięta -> brak jakichkolwiek sił działających na serwo.

 

Edit :

W tyjm układzie jak na zdjęciu #1 jest lepsze bo wymaga de facto 2ch przeróbek (bez zmiany pracy spżyny)-

1. Orczyk z rolką zostawiasz jak jest jedynie dobierasz jego długość tak by pozycja orczyka w stanie ":otwarte" była jak najbliżej pionu.

2. Na ślizgu roki wykonujesz wyżłobienie niewielkie tak by rolka wskoczyła w nie na ok 0.3-0.5mm - to spowoduje zaryglowanie mechaniczne w pozycji "otwarte"

Pozycję "zamknięte" uzyskujesz luzując całkowicie.

W obu pozycjach serwo możesz wyłączyć.

W sumie roboty na luzaku to 15 minut z fajką i piwem i prysznicem.

 

P.S. Jak chcesz bardzo przyświrować to można jeszcze zrobić mechanizm śrubowy na śrubę i gwincie samohamownym. Wymaga to co prawda przerobienia serwa z potencjometru obrotowego na liniowy i sporej przeróbki konstrukcji ale jaki efekt propagandowy !

 

P.S.2  Wojtku F-150 niestety mylisz się co do obciążenia serwa. Jak widać na powyższych przykładach serwo może zostać odciążone całkowicie. W niektórych przykładach pozbywamy się jedynie momentu w niektórych w praktyce wszystkich sił i momentów od sprężyny.

[bart07]

Samoczynne ryglowanie jest OK, pod warunkiem, że serwo będzie odłączane od prądu, lub cały układ będzie posiadał luz umożliwiający lekkie rozpięcie w położeniach skrajnych. Czyli klapka jest otwierana, przechodzi przez oś obrotu i zaczyna być zamykana (w tym przypadku ryglowana) siłą sprężyny. Wówczas następuje podparcie. Jak będzie zmontowane na sztywno, to będzie i tak pracować, Jak z luzami, to będzie można znaleźć położenie bez obciążenia.

 

W Twojej konstrukcji wymagało by to zrobienia napędu pośrednio. Twoje rozwiązanie jest zbyt dokładne.

[Dolce]

Co nie wymyślisz i tak będzie buczeć ,ponieważ serwo cały czas jest pod obciążeniem sprężyny. Tak jak pisałeś na wstępie jedynym cichym rozwiązaniem będzie elektromagnes.Np.siłownik centralnego zamka

Też tak myślę, to znaczy o tym buczeniu niezależnie odpozycji orczyka serwa. Poszedłem nawet dalej, zemontowałem przed chwilką to serwo (niestety lub na szczęście mam tylko jeden egzemplarz) i spróbowałem wykonać prosta "symulację" postawienia serwa w "pionie" pod obciążeniem. Jeśli serwo ustawi się pionowo a dopiero później dociąży to nawet udaje się, że nie pyrka. Jednak w momencie, kiedy cały czas w momencie pracy orczyka będzie obciążone (czyli tak jak będzie w praktyce), to po dojściu do pozycji pionowej nadal buczy. Ba, nawet jak zdejmę obciążenie to na luzie też zdarza mu się, że gada. Jednak tu jeden z kolegów słusznie zauważył, że po dojściu ramienia orczyka do pozycji pionowej można odłączyć zasilanie. To już powinno wystarczyć, żeby usalić pozycję ponieważ serwo ma tryby z przełożeniami i wcale tak chętnie samoczynnie nie zmienia pozycji orczyka. Ewentualenie, jesli tak by się działo, można wykonać rodzaj "zapadki". To dobry pomysł. Szkoda, że od razu tak nie zaprojektowałem klapki bo to nie będzie 15 minut roboty z prysznicem i piwem tylko niestety cały dzień. To znaczy dla mnie.

 

Dziekuję za ten rysunek. Rozumiem, że tu obejdzie się bez sprężyny a serwo będzie dopierało klapkę w pozycji zamkniętej ? Jednak, jak zaznaczyłem wcześniej, nie wiem ile takie serwo wytrzyma zakładając kilkunastogodzinne działanie w ciągu miesiąca ? Prosił bym o taką informację. Zakładamy, że serwo będzie średniej klasy.   

 

Jacku, nie bardzo rozumiem sposób działania tej krzywki. Nie wiem czy znajdziesz, żeby to naszkicować. Może być tak zupełnie z grubsza.

[bart07]

Dlaczego nie 15 minut?

1. Dajesz krótsze ramię. Takie, aby w pozycji otwarte było prostopadłe do klapki.

2. Dajesz opór tak, aby serwo przechodziło przez punkt maksymalnego otwarcia i jakieś 5mm dalej podpierało się.

 

Jeżeli napęd dorobisz na osobnej dźwigni i tą dźwignię napędzisz pośrednio to będzie 100% OK. Jeden otwór w Twoim bloku trzymającym serwo.

[Dolce]

Samoczynne ryglowanie jest OK, pod warunkiem, że serwo będzie odłączane od prądu, lub cały układ będzie posiadał luz umożliwiający lekkie rozpięcie w położeniach skrajnych. Czyli klapka jest otwierana, przechodzi przez oś obrotu i zaczyna być zamykana (w tym przypadku ryglowana) siłą sprężyny. Wówczas następuje podparcie. Jak będzie zmontowane na sztywno, to będzie i tak pracować, Jak z luzami, to będzie można znaleźć położenie bez obciążenia.

No właśnie, jak to lepiej wykonać. Załóżmy, że pozostawiamy sprężynę tak jak jest w obecnym mechaniźmie, czyli działa zamykając klapkę. Po zamknięciu nie ma problemu, pomiędzy rolką ramienia orczyka a klapką (po jej zamknięciu) jest luz. Można odłączyć napięcie. Natomiast otwarcie klapki można wykonać w ten sposób, że albo zobić zaoblone wgłębienie w ramieniu klapki (o średnicy rolki orczyka) - po dojściu roki orczyka w pozycję "pionową" + dodatkowe zagłębienie się we wgłębienie nastapi odłączenia napięcia. Pozycja według mnie zostanie ustalona. To pierwsza opcja. Druga jest taka, że można "przejść" ramieniem orczyka nieco dalej, czyli po przejściu przez "pion" cofnąć ramię dalej o jakieś 15st (klapka nieco opadnie) i odłączyć napięcie zasilania. Dodatkowo, to było by skrajne wychylenie orczyka więc dalej i tak już nie mógł by "pójść". W tej sytuacji ustalenie pozycji klapki nastąpiło by na skutek zablokowania się trybów w serwie po dojściu orczyka w skrajną pozycję. Nie wiem czy to dobry pomysł bo w tm przypadku klapka będzie blokowana trybami serwa. Nie wiem czy to nie jest problem dla trwałości serwa (nie będzie powodowało wyraźnie szybszego zuycia trybów lub po postu coś tam w nim nie pęknie). Generalnie nie lubię takich "siłowych" rozwiązań ale może serwa są tak wykonane, że można rozwiązanie tego typu spokojnie zastosować.

[bart07]

Moim zdaniem bez problemu zrobisz tak jak na tym szkicu:

 

 

Wszystko się zmieści.

Serwo nie ma mechanicznego ograniczenia w ramach swojej drogi pracy. Jest o wiele dalej i realizowane raczej delikatnie. Poza tym nie ma znaczenia pozycja orczyka. serwo ma trzymać położenie i koniec. 

Położenie orczyka regulujesz przestawiając na wielowpuście.

[Dolce]

Bardzo dziękuję wszystkim za podpowiedzi.

Popróbuję z pionowym ustawianiem orczyka + odłączaniem napięcia, zobaczymy jak to zadziała.

Pozdrawiam.

[jpd]

Reasumując te dywagacje :

Patrząc na zdjęcie wydaje mi się ze ciut się wszyscy zagalopowaliśmy. 

Dlaczego ?

Używasz serwa które ma moment zatrzymujący 10kgcm przy 6v.

Szacuję ze przy wyłączonym prądzie aby ruszyć przekładnię serwa i napędzić tym sposobem jego silnik najmarniej 5kgcm trzeba.

sprężyneczka  (sprężyną to nazwać to chyba mocny nadwyrost), której używasz raczej nie generuje aż takiego momentu.

Śmiem twierdzić ze jeśli ustawisz na sterowaniu serwa by pozycja otwarte była w okolicach maksymalnego otwarcia (nazywanego we wcześniejszych rozważaniach "pionem" ) i wyłączysz zasilanie serwa to nie ma takiej opcji by sprężyna ruszyła choć o mikron orczykiem. Z reszta sam sprawdź na wyłączonym serwie próbując przekręcić je ręką za orczyk.

[Dolce]

To jest bardzo słuszna uwaga, o "samoczynnym" utrzymaniu się w zadanej pozycji orczyka po jego wychyleniu do położenia prostopadłego w stosunku do powierzchni klapki. To zagadnienie poruszyłem 6 postów powyżej pisząc : "po dojściu ramienia orczyka do pozycji pionowej można odłączyć zasilanie. To już powinno wystarczyć, żeby usalić pozycję ponieważ serwo ma tryby z przełożeniami i wcale tak chętnie samoczynnie nie zmienia pozycji orczyka. Ewentualenie, jesli tak by się działo, można wykonać rodzaj "zapadki".

Twoja opinia jest potwierdzeniem, że jest prawdopodobne, iż obejdzie się nawet bez konieczności ryglowania orczyka.

Bardzo dziękuję za trafne spostrzeżenie. Być może ktoś ma jeszcze jakieś pomysły, będę wdzięczny za wszelką pomoc.