เซอร์โวมอเตอร์ Servo Motor คืออะไร

 เซอร์โวมอเตอร์ Servo Motor

     เซอร์โวมอเตอร์ Servo Motor  เป็นรูปแบบหนึ่งของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง(DC Motor) เหมาะสำหรับนำมาพัฒนาเรียนรู้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่งภายในจะประกอบไปด้วยชุดเฟืองและวงจรควบคุม ทำให้มีกำลังขับมากเป็นพิเศษ และสามารถควบคุมการหมุนไปเป็นมุมต่าง ๆ ได้ตามต้องการ นอกจากนี้เซอร์โวมอเตอร์บางรุ่นยังได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษให้สามารถหมุนรอบ 360 องศาได้อีกด้วย

     เซอร์โวมอเตอร์มีหลายรุ่น หลายขนาด ขึ้นอยู๋กับกำลังหรือแรงที่ต้องการนำไปใช้งาน ตลอดจนจำเป็นต้องพิจารณาถึงการกินกระแสไฟฟ้าด้วย กล่สคือถ้าต้องการกำลังมากก็จะกินไฟมากนั่นเอง

  เซอร์โวมอเตอร์ในปัจจุบันมีจำหน่ายอยู่หลากหลายรูปแบบ ทั้งแบบกระแสตรง (DC Motor) และแบบกระแสสลับ (AC Motor) ด้วยคุณสมบัติเด่นของ Servo Motor คือ สามารถให้แรงบิดที่สูง (มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร) มีทำงานได้รวดเร็ว สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ และทำงานได้เงียบ จึงมีการนำเอา Servo Motor ไปประยุกต์ใช้งานอย่างหลากหลาย

การเลือกใช้งานเซอร์โวมอเตอร์

     เซอร์โวมอเตอร์(ส่วนใหญ่)ใช้แรงดันไฟฟ้า 5V และมีองศาการหมุนที่ 0 ถึงประมาณ 200 องศา (ยกเว้นมีการดัดแปลงให้หมุน 360 องศา) นอกจาก 2 ข้อนี้ที่เซอร์โวมอเตอร์ทุกรุ่นมีเหมือนกัน ยังมีอีก 4 ข้อที่เซอร์โวมอเตอร์แต่ละรุ่นมีไม่เหมือนกัน

1. แรงบิด (Torque) - เป็นเลขบอกกำลังของเซอร์โวมอเตอร์ ยิ่งตัวเลขนี้มีค่ามาก แสดงว่าเซอร์โวมอเตอร์มีแรงมาก
2. ความเร็วในการหมุน (Speed) - เป็นตัวเลขที่บอกว่าเซอร์โวมอเตอร์สามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้เร็วแค่ไหน ยิ่งตัวเลขมีค่ามาก แสดงว่าเซอร์โวมอเตอร์มีความเร็วในการเปลี่ยนตำแหน่งที่เร็วมาก
3. วัสดุที่ใช้ทำแกนหมุน - วัสดุที่ใช้ทำแกนหมุนของเซอร์โวมอเตอร์มี 2 ชนิด คือ พลาสติก และเหล็ก สำหรับแกนหมุนพลาสติกเมื่อใช้งานเซอร์โวมอเตอร์อย่างหนักเป็นเวลานาน จะทำให้เฟืองของเซอร์โวมอเตอร์ครูด ดังนั้นหากนำเซอร์โวมอเตอร์ไปใช้งานหนักเป็นเวลานาน จึงควรเลือกแกนเหล็ก เพราะแกนเหล็กมีโอกาศที่เฟืองครูดได้น้อยกว่า
4. ขนาดของแกนหมุน - เซอร์โวมอเตอร์แต่ละรุ่นจะมีขนาดของแกนหมุนที่แตกต่างกัน ตามแรงบิดของเซอร์โวมอเตอร์แต่ละรุ่น

ปัจจัยทั้ง 4 นี้ จะแปรผันตรงกับราคาของเซอร์โวมอเตอร์

หลักการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์

     เซอร์โวมอเตอร์ประกอบด้วย 4 ส่วนหลัก คือ มอเตอร์กระแสตรง (DC Motor) ชุดเฟืองทดรอบ (Gear system) วอลุ่ม (Potentiometer หรือ VR) และวงจรควบคุม (Control Electronics)

    หลักการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์เริ่มที่วงจรควบคุม เมื่อวงจรควบคุมได้รับข้อมูลองศาที่ต้องการมาแล้ว วงจรควบคุมจะคำนวณว่ามอเตอร์จะต้องหมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา หรือทวนเข็มนาฬิกา เพื่อให้ไปสู่องศาที่ต้องการได้ เมื่อมอเตอร์เริ่มหมุน ตัววอลุ่มที่ติดอยู่กับชุดเฟืองมอเตอร์จะตรวจสอบตำแหน่งที่มอเตอร์หมุนไป โดยหากวอลุ่มตรวจพบว่าตำแหน่งที่มอเตอร์หมุนเริ่มใกล้กับองศาที่ผู้ใช้กำหนด วงจรส่วนควบคุมจะเริ่มสั่งให้มอเตอร์หมุนช้าลงเพื่อให้หมุนเข้าใกล้องศาที่กำหนดได้มากที่สุด เมื่อมอเตอร์หมุนได้ตำแหน่งองศาที่ถูกต้องแล้ว วงจรส่วนควบคุมจะตรวจสอบตำแหน่งของมอเตอร์เป็นระยะ ๆ โดยอ่านค่าจากวอลุ่ม หากตรวจพบว่าตำแหน่งผิดเพี้ยนไปจากค่าที่ตั้งไว้ (อันอาจเกิดจากผู้ใช้เอามือไปหมุนเล่น หรือภาระส่งผลให้ตำแหน่งเคลื่อน) วงจรควบคุมก็จะสั่งให้มอเตอร์หมุนกลับมาให้ได้ตำแหน่งเป็นระยะ ๆ

ชนิดของเซอร์โวมอเตอร์
    เซอร์โวมอเตอร์แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้

1. เซอร์โวมอเตอร์ 180 องศาเป็นเซอร์โวมอเตอร์ที่นิยมใช้งานทั่วไป มีหลายรุ่น หลายขนาด และหลายราคา สามารถควบคุมให้หมุดได้ตามองศาที่ต้องการ โดยหมุนได้ 0 ถึง 180 องศา (ในบางรุ่นหมุนได้สุดที่ประมาณ 200 องศา)
2. เซอร์โวมอเตอร์ 360 องศา เป็นเซอร์โวมอเตอร์ที่ส่วนใหญ่ดัดแปลงมาจากแบบ 180 องศา โดยดัดแปลงวงจรควบคุม และตัดแกนหรือนำเอาวอลุ่มออก เพื่อให้เซอร์โวมอเตอร์สามารถหมุนได้ครบรอบ เซอร์โวมอเตอร์ชนิดนี้ไม่สามารถควบคุมองศาได้ ควบคุมได้แค่ความเร็ว และทิศทางการหมุนเท่านั้น นิยมนำมาใช้เป็นมอเตอร์สำหรับรถบังคับ รถวิ่งตามเส้น เพราะอาศัยชุดเฟืองที่เซอร์โวมอเตอร์มีอยู่แล้ว ทำให้ได้แรงบิดที่มากกว่ามอเตอร์กระแสตรงปกติ รวมทั้งการควบคุมยังไม่ต้องใช้วงจรขับมอเตอร์แยก ทำให้ลดความยุ่งยากในการต่อวงจรไปได้มาก รวมทั้งประหยัดค่าใช้จ่ายด้วย

เซอร์โวมอเตอร์ชื่อรุ่นเดียวกัน แต่อาจจะมีทั้งชนิด 180 องศา และ 360 องศา จำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากในการเลือกซื้อ

ขอบคุณข้อมูลจาก http://www.arduino-makerzone.com

                                 https://www.ioxhop.com