Kaj je servo, servo krmiljenje

Servo pogon je pogon, katerega natančen nadzor se izvaja z negativnimi povratnimi informacijami in tako omogoča doseganje potrebnih parametrov gibanja delovnega telesa.

Mehanizmi te vrste imajo senzor, ki spremlja določen parameter, na primer hitrost, položaj ali silo, ter krmilno enoto (mehanske palice ali elektronsko vezje), katere naloga je samodejno vzdrževanje zahtevanega parametra med delovanjem naprave. , odvisno od signala senzorja v katerem koli trenutku.

Začetna vrednost delovnega parametra se nastavi na primer s krmiljenjem gumb potenciometra ali z uporabo drugega zunanjega sistema, kjer se vnese številčna vrednost. Tako servo pogon samodejno opravi dodeljeno nalogo - na podlagi signala senzorja natančno prilagodi nastavljeni parameter in ga ohranja stabilnega na pogonu.

Veliko ojačevalnikov in regulatorjev z negativno povratno zvezo lahko imenujemo servomotorji.Na primer, servo pogoni vključujejo zaviranje in krmiljenje v avtomobilih, kjer ima ročni ojačevalnik nujno negativne povratne informacije o položaju.

Glavne komponente servo:

• Pogonska enota;

• Senzor;

• Kontrolna enota;

• Pretvornik.

Kot pogon lahko na primer uporabimo pnevmatski cilinder s palico ali elektromotor z menjalnikom. Povratni senzor je lahko kodirnik (senzor kota) ali na primer Hallov senzor… Krmilna enota — individualni pretvornik, frekvenčni pretvornik, servo ojačevalnik (angleško Servodrive). Krmilna naprava lahko takoj vključuje senzor krmilnega signala (pretvornik, vhod, senzor udarca).

V najpreprostejši obliki krmilna enota za električni servo pogon temelji na vezju za primerjavo vrednosti nastavljenih signalov in signala, ki prihaja iz povratnega senzorja, zaradi česar se napaja napetost ustrezne polarnosti. na elektromotor.

Če je potrebno gladko pospeševanje ali gladko zaviranje, da se izognemo dinamičnim preobremenitvam elektromotorja, se uporabljajo bolj zapletene krmilne sheme na osnovi mikroprocesorjev, ki lahko natančneje pozicionirajo delovno telo. Tako je na primer urejena naprava za pozicioniranje glav v trdih diskih.

Natančno krmiljenje skupin ali posameznih servo pogonov je doseženo z uporabo CNC krmilnikov, ki jih je mimogrede mogoče zgraditi na programabilnih logičnih krmilnikih. Servo pogoni na osnovi takih krmilnikov dosežejo 15 kW moči in lahko razvijejo navor do 50 Nm.

Rotacijski servo pogoni so sinhroni, z možnostjo izredno natančnega prilagajanja hitrosti vrtenja, kota vrtenja in pospeškov ter asinhroni, kjer se hitrost zelo natančno vzdržuje tudi pri izjemno nizkih vrtljajih.

Sinhroni servo motorji lahko zelo hitro pospešijo do nazivne hitrosti. Pogosti so tudi krožni in ravni linearni servo motorji, ki omogočajo pospeške do 70 m/s².

Na splošno se servo naprave delijo na elektrohidromehanske in elektromehanske. Pri prvem gibanje ustvarja sistem bat-cilinder in je odziv zelo visok, pri drugih pa preprosto uporablja elektromotor z menjalnikom, vendar je zmogljivost za red velikosti manjša.

Področje uporabe servo pogonov je danes zelo široko, zaradi možnosti izjemno natančnega pozicioniranja delovnega telesa.

Obstajajo mehanske ključavnice, ventili in delovna telesa različnih orodij in obdelovalnih strojev, predvsem s CNC, vključno z avtomati za tovarniško izdelavo tiskanih vezij in raznimi industrijskimi roboti ter številnimi drugimi preciznimi orodji. Visokohitrostni servo motorji so zelo priljubljeni pri modelih letal. Zlasti servo motorje odlikuje njihova značilna enakomernost gibanja in učinkovitost v smislu porabe energije.

Tripolni komutatorski motorji so bili prvotno uporabljeni kot pogoni za servo motorje, kjer je rotor vseboval navitja, stator pa permanentne magnete. Imel je tudi zbiralno krtačo. Kasneje se je število tuljav povečalo na pet, navor pa je postal večji, pospeševanje pa hitrejše.

Naslednja stopnja izboljšave - navitja so bila nameščena zunaj magnetov, zato se je teža rotorja zmanjšala in čas pospeševanja se je zmanjšal, vendar so se stroški povečali. Posledično je bil narejen ključni korak izboljšave - opustili so razdelilnik (predvsem so se razširili motorji z rotorji s trajnimi magneti) in motor se je izkazal za brezkrtačnega, še bolj učinkovitega, saj so bili pospeški, hitrost in navor zdaj še višji.

Servo motorji so v zadnjih letih postali zelo priljubljeni. Upravlja ga Arduino, ki odpira široke možnosti za amatersko letalstvo in robotiko (kvadrokopterji itd.) ter za ustvarjanje natančnih strojev za rezanje kovin.

Običajni servo motorji za delovanje večinoma uporabljajo tri žice. Eden od njih je za moč, drugi je signal, tretji je običajen. Na signalno žico se dovaja krmilni signal, v skladu s katerim je treba prilagoditi položaj izhodne gredi. Položaj gredi določa vezje potenciometra.

Krmilnik preko upora in vrednosti krmilnega signala določi, v katero smer se je potrebno obrniti, da gred doseže želeni položaj. Višja kot je napetost, odstranjena iz potenciometra, večji je navor.

Zahvaljujoč njihovi visoki energetski učinkovitosti, natančnim krmilnim zmogljivostim in odličnim zmogljivostim se servo pogoni, ki temeljijo na brezkrtačnih motorjih, vse pogosteje pojavljajo v igračah, gospodinjskih aparatih (težki sesalniki s HEPA filtri) in industrijski opremi.