सर्वो मोटर नियंत्रण: एक पूर्ण गाइड

सर्वो मोटर नियंत्रण: एक पूर्ण मार्गदर्शिका

मुख्य सीख:

सर्वो मोटर नियंत्रण की परिभाषा: सर्वो मोटर नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक सिग्नलों के माध्यम से मोटर की स्थिति, गति और त्वरण को सटीक ढंग से नियंत्रित करने की अनुमति देता है।

प्रतिक्रिया तंत्र: प्रतिक्रिया प्रणाली, जो अक्सर एक पोटेंशियोमीटर या एनकोडर होती है, सुनिश्चित करती है कि मोटर का आउटपुट सटीक ढंग से नियंत्रण इनपुट के साथ मेल खाता है।

PWM सिग्नल: पल्स-विस्तार मॉड्यूलेशन (PWM) इलेक्ट्रिकल पल्सों की अवधि बदलकर सर्वो की स्थिति सेट करने के लिए महत्वपूर्ण है।

Arduino और सर्वो मोटर: Arduino बोर्ड का उपयोग करना न्यूनतम हार्डवेयर सेटअप के साथ सर्वो मोटर को प्रोग्रामिंग और नियंत्रित करने का लोकप्रिय और प्रभावी तरीका है।

सर्वो मोटर के अनुप्रयोग: सर्वो मोटर रोबोटिक्स और स्वचालित प्रणालियों जैसी परियोजनाओं के लिए, जिनमें सटीक स्थिति नियंत्रण की आवश्यकता होती है, आवश्यक हैं।

एक सर्वो मोटर घूर्णन में उच्च परिशुद्धता और सटीकता के लिए डिज़ाइन किया गया मोटर है। यह एक सामान्य DC मोटर से अलग होता है, क्योंकि यह लगातार घूमने के बजाय एक विशिष्ट स्थिति को बनाए रखने की क्षमता रखता है। यह विशेषता सर्वो मोटर को रोबोटिक्स, स्वचालन और शौकिया परियोजनाओं के लिए आदर्श बनाती है।

यह लेख सर्वो मोटर नियंत्रण का कार्य, विभिन्न प्रकार के सर्वो मोटर, विभिन्न नियंत्रण विधियों और उपकरणों के बारे में समझाता है। इसमें सर्वो मोटर के अनुप्रयोग और परियोजनाओं के उदाहरण भी दिए गए हैं।

सर्वो मोटर क्या है?

सर्वो मोटर को एक एक्चुएटर के रूप में परिभाषित किया जाता है जो स्थिति (कोण), गति और त्वरण को सटीक ढंग से नियंत्रित करने की अनुमति देता है। एक सामान्य सर्वो मोटर में तीन मुख्य घटक होते हैं: एक DC मोटर, एक नियंत्रण सर्किट, और एक प्रतिक्रिया उपकरण।

DC मोटर सर्वो को ऊर्जा देता है और गियर्स से जुड़ा होता है जो आउटपुट शाफ्ट पर गति को कम करता है और टोक़ बढ़ाता है।

आउटपुट शाफ्ट सर्वो का वह हिस्सा है जो घूमता है और लोड को चलाता है।

नियंत्रण सर्किट बाहरी नियंत्रक से इनपुट सिग्नलों को प्राप्त और प्रोसेस करने के लिए जिम्मेदार होता है। ये सिग्नल सर्वो को यह बताते हैं कि किस स्थिति, गति या दिशा में चलना है। नियंत्रण सर्किट DC मोटर को चलाने के लिए भी शक्ति भेजता है।

प्रतिक्रिया उपकरण आमतौर पर एक पोटेंशियोमीटर या एनकोडर होता है जो आउटपुट शाफ्ट की वर्तमान स्थिति को मापता है।

प्रतिक्रिया उपकरण आउटपुट शाफ्ट की स्थिति डेटा को नियंत्रण सर्किट तक वापस भेजता है, जो फिर DC मोटर की शक्ति को इनपुट सिग्नल से वांछित स्थिति के साथ एकीकृत करने के लिए समायोजित करता है।

नियंत्रण सर्किट और प्रतिक्रिया उपकरण के बीच का प्रतिक्रिया लूप सुनिश्चित करता है कि सर्वो अपनी गति की सीमा के भीतर किसी भी स्थिति तक ठीक से चला जा सकता है और उसे बनाए रख सकता है।

सर्वो मोटर को कैसे नियंत्रित करें?

सर्वो मोटरों को सर्वो के सिग्नल लाइन पर PWM (पल्स-विस्तार मॉड्यूलेशन) सिग्नल भेजकर नियंत्रित किया जाता है। PWM एक तकनीक है जिसमें एक सिग्नल को तेजी से ऑन और ऑफ किया जाता है ताकि विभिन्न चौड़ाई के पल्स बनाए जा सकें। पल्स की चौड़ाई आउटपुट शाफ्ट की स्थिति को निर्धारित करती है।

उदाहरण के लिए, जब आप 1.5 मिलीसेकंड (ms) की पल्स चौड़ाई वाला एक PWM सिग्नल भेजते हैं, तो सर्वो न्यूट्रल स्थिति (90 डिग्री) पर चला जाता है।

जब आप 1 ms की पल्स चौड़ाई वाला एक PWM सिग्नल भेजते हैं, तो सर्वो न्यूनतम स्थिति (0 डिग्री) पर चला जाता है। जब आप 2 ms की पल्स चौड़ाई वाला एक PWM सिग्नल भेजते हैं, तो सर्वो अधिकतम स्थिति (180 डिग्री) पर चला जाता है।

PWM सिग्नल की आवृत्ति 50 Hz होती है, जिसका अर्थ है कि यह 20 ms में दोहराता है। इस अवधि के भीतर पल्स चौड़ाई 1 ms से 2 ms तक भिन्न हो सकती है।

सर्वो मोटरों को नियंत्रित करने के लिए PWM सिग्नल उत्पन्न करने और भेजने के कई तरीके हैं। कुछ सबसे सामान्य विधियाँ निम्नलिखित हैं:

Arduino बोर्ड या अन्य माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करना

पोटेंशियोमीटर या अन्य एनालॉग सेंसर का उपयोग करना

जॉयस्टिक या अन्य डिजिटल इनपुट उपकरण का उपयोग करना

विशेष रूप से सर्वो नियंत्रक या ड्राइवर का उपयोग करना

निम्नलिखित खंडों में, हम इनमें से प्रत्येक विधि को अधिक विस्तार से अध्ययन करेंगे और उनके कार्य के कुछ उदाहरण देखेंगे।

Arduino के साथ सर्वो मोटर को नियंत्रित करना

Arduino सर्वो मोटरों को नियंत्रित करने के लिए सबसे लोकप्रिय प्लेटफार्मों में से एक है। Arduino बोर्डों में बिल्ट-इन PWM आउटपुट होते हैं जिनका उपयोग सर्वो को सिग्नल भेजने के लिए किया जा सकता है। Arduino के पास एक सर्वो लाइब्रेरी भी होती है जो सर्वो नियंत्रण के लिए कोड लिखना आसान बनाती है।

Arduino के साथ सर्वो मोटर को नियंत्रित करने के लिए आपको निम्नलिखित चीजें चाहिए:

एक Arduino बोर्ड (जैसे Arduino UNO)

एक मानक सर्वो मोटर (जैसे SG90)

जंपर वायर

एक ब्रेडबोर्ड (वैकल्पिक)

सर्वो से लाल तार Arduino बोर्ड के 5V से जुड़ा होता है। सर्वो से काला तार Arduino बोर्ड के GND से जुड़ा होता है। सर्वो से सफेद तार Arduino बोर्ड के पिन 9 से जुड़ा होता है।

Arduino बोर्ड को प्रोग्रामिंग करने के लिए, आपको Arduino IDE (ऑनलाइन या ऑफलाइन) का उपयोग करना होगा। आप सर्वो लाइब्रेरी से एक उदाहरण का उपयोग कर सकते हैं या अपना स्वयं का कोड लिख सकते हैं।

निम्नलिखित कोड दिखाता है कि कैसे एक सर्वो मोटर को 180 डिग्री के भीतर एक फॉर लूप का उपयोग करके आगे-पीछे चलाया जा सकता है:

#include <Servo.h> // सर्वो लाइब्रेरी शामिल करें

Servo myservo; // सर्वो ऑब्जेक्ट बनाएं

int pos = 0; // स्थिति के लिए वेरिएबल

void setup() {

  myservo.attach(9); // पिन 9 पर सर्वो ऑब्जेक्ट को अटैच करें

}

void loop() {

  for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) { // 0 से 180 डिग्री तक लूप

    myservo.write(pos); // सर्वो ऑब्जेक्ट को स्थिति लिखें

    delay(15); // 15 ms रुकें

  }

  for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) { // 180 से 0 डिग्री तक लूप

    myservo.write(pos); // सर्वो ऑब्जेक्ट को स्थिति लिखें

    delay(15); // 15 ms रुकें

  }

}

यह कोड दो लूपों का उपयोग करके 0 से 180 डिग्री तक और विपरीत दिशा में स्थिति वेरिएबल को बढ़ाता और घटाता है। फिर यह myservo.write(pos) का उपयोग करके इस मान को सर्वो ऑब्जेक्ट पर लिखता है। इसमें प्रत्येक चरण के बीच 15 ms की देरी भी जोड़ी जाती है ताकि गति कम हो।

IDE के Upload बटन का उपयोग करके इस कोड को अपने Arduino बोर्ड पर अपलोड करें, और देखें कि आपका सर्वो मोटर आगे-पीछे चलता है।

पोटेंशियोमीटर के साथ सर्वो मोटर को नियंत्रित करना

पोटेंशियोमीटर एक एनालॉग सेंसर है जो अपने नोब को कितना घुमाया जाता है उसके आधार पर अपने प्रतिरोध को बदल सकता है। आप एक पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके सर्वो मोटर को नियंत्रित करने के लिए इनपुट उपकरण के रूप में उपयोग कर सकते हैं।

पोटेंशियोमीटर के साथ सर्वो मोटर को नियंत्रित करने के लिए आपको निम्नलिखित चीजें चाहिए:

एक Arduino बोर्ड (जैसे Arduino UNO)