Servo variklių valdymas naudojant AVR AtMega32 mikrovaldiklius. Servo. Servo pavaros su moderniais sinchroniniais elektros varikliais Kur gauti servo pavarą

Servovarikliai (servo varikliai) yra specializuoti elektros varikliai, aprūpinti vadinamuoju neigiamu grįžtamuoju ryšiu, kurių pagalba tiksliai valdomi visi judėjimo parametrai. Jo esmė slypi tame, kad šių įrenginių veikimo metu vyksta nuolatinis išėjimo veikimo parametrų lyginimas su iš pradžių nurodytais įvesties parametrais. Tai atsitinka remiantis valdymo signalais, kuriuos realiu laiku generuoja servo valdikliai, kurių konstrukcijoje yra kodavimo įrenginiai, tai yra grįžtamojo ryšio jutikliai.

Taigi, visų šiuolaikinių servomotorų konstrukcija apima patį elektros variklį ir valdymo bloką. Kartu jie atstovauja servosistemoms, kurių pagalba techninių prietaisų konstruktoriai sugeba išspręsti nemažai svarbių problemų. Dažniausiai servovarikliai (servovarikliai) naudojami tais atvejais, kai reikia automatiškai tiksliai nustatyti kai kuriuos įvairios įrangos darbinius elementus (pavyzdžiui, skaitmeniniu būdu valdomų mašinų, presavimo štampavimo įrangos, robotų surinkimo linijų ir kt.) kitų atžvilgiu.

Viską gamina pirmaujantys pasaulio gamintojai servo varikliai galima suskirstyti į dvi dideles grupes: su šepečiais ir be šepečių. Servo pavarose gali būti naudojami tiek sinchroniniai, tiek asinchroniniai elektros varikliai, taip pat sinchroniniai tiesiniai varikliai. Be to, servo pavarose gali būti naudojami tiek korpusiniai, tiek atviro rėmo elektros varikliai, o antroje versijoje korpuso vaidmenį atlieka statoriaus plokščių paketas, leidžiantis kuo efektyviau išnaudoti visą jų profilį, ir tuo pačiu žymiai sumažinti visų prietaisų dydį ir svorį.

Dauguma šiuolaikinių servomotorų, veikiančių grįžtamojo ryšio principu, yra valdomi signalais, kuriuos generuoja koderis iš kelių sisteminių. Viena iš pagrindinių servo sistemų ypatybių yra ta, kad jos gali sustiprinti išėjimo signalus, kurie iš pradžių paprastai turi daug mažesnę galią nei įvesties signalai (tai būtina, kad juos būtų galima palyginti). Taigi, veikiant servosistemoms, jų grandinės perduoda energiją pirmyn, o atgaline kryptimi – informaciją, reikalingą tiksliam valdymui.

Pagrindinės servomotorių techninės charakteristikos yra jų dinamika, judėjimo tolygumas ir energijos vartojimo efektyvumas. Pastaraisiais metais vis dažniau naudojami sinchroniniai servovarikliai, kurie palankiai palyginami su asinchroniniais, pasižyminčiais didesne dinamika, galimybe ilgai veikti mažu greičiu be priverstinio aušinimo ir didesnio atsparumo perkrovoms. Tuo pačiu metu asinchroniniai varikliai, naudojami servo pavarose, turi pranašumą prieš sinchroninius variklius, nes sukimosi metu visiškai nėra pulsacijos.

Daugelis žmonių užduoda klausimą: servo pavara - kas tai? Klasikinė servo pavaros konstrukcija apima variklį, padėties jutiklį ir trijų kilpų valdymo sistemą (padėties, greičio ir srovės valdymas).

Žodis „servo“ yra lotyniškos kilmės „servus“, pažodžiui išverstas kaip „vergas“, „pagalbininkas“, „tarnas“.

Mechaninės inžinerijos pramonėje prietaisai veikė kaip pagalbiniai komponentai (staklių padavimo pavara, robotas ir kt.). Tačiau šiandien situacija pasikeitė, o pagrindinis servo pavaros tikslas yra servomechanizmų diegimas.

Servo pavaros montavimas pateisinamas tais atvejais, kai įprastiniai nepakankamai reguliuoja veikimo tikslumą.

Įrangoje, kuriai būdingas aukštas veikimo lygis, būtina naudoti aukštos kokybės instrumentus.

Šis straipsnis jums pasakys apie servo pavarą, kas tai yra ir kaip ji veikia.

Prietaiso naudojimo sritys

Šiuolaikiniame pasaulyje, kai automatika užėmė tvirtas pozicijas visose mechanikos inžinerijos srityse, visų mechanizmų konstrukcija tapo pastebimai vieninga. Šiuo atveju naudojami modernūs individualūs diskai.

Norėdami suprasti, kas yra servo pavara, turėtumėte žinoti įrenginio taikymo sritį.

Prietaisuose yra tikslios konstrukcijos, leidžiančios išlaikyti greitį, o staklės – dideliu tikslumu. Jie montuojami ant gręžimo įrangos, įvairiose transporto sistemose ir pagalbiniuose mechanizmuose.

Įrenginiai plačiausiai naudojami šiose srityse:

• popieriaus ir pakuočių gamyba;
• metalo lakštų gamyba;
• medžiagų apdirbimas;
• transporto įrangos gamyba;
• statybinių medžiagų gamyba.

Servo pavaros automobilio bagažinei

Yra daugybė skirtingų gamintojų automobilių bagažinės servo modelių. Panagrinėkime tokio prietaiso funkcionalumą kaip vietinio gamintojo „Avtozebra“ bagažinės servo pavara. Prietaisas skirtas rusiškiems automobiliams, bet ne tik. Pavyzdžiui, jį galima naudoti „Renault Logan“ automobilyje.

Remiantis vartotojų atsiliepimais, šis dizainas yra patogus. Tai leidžia atidaryti ir uždaryti bagažinę neišlipant iš automobilio.

Įrenginys valdomas mygtuku, sumontuotu automobilio viduje arba viduje

Plačiojo prietaiso naudojimo priežastis

Dažno servo naudojimo priežastys yra šios:

• gebėjimas gauti valdymą, kuriam būdingas didelis tikslumas ir stabilus veikimas;
• platus greičio reguliavimo diapazonas;
• didelis atsparumo trukdžiams lygis;
• mažas prietaiso dydis ir svoris.

Servo pavaros veikimo principas

Kaip prietaisas veikia? Servo, kurio veikimo principas pagrįstas vieno ar kelių sistemos signalų grįžtamuoju ryšiu, reguliuoja objektą. Įrenginio išvesties indikatorius siunčiamas į įvestį, kur jis lyginamas su nustatymo veiksmu.

Mechanizmo ypatybės

Servo pavaros įtaisas turi dvi pagrindines savybes:

• galimybė padidinti galią;
• pateikiant grįžtamąją informaciją.

Stiprinimas reikalingas tam, kad išėjimo metu reikalinga energija būtų labai didelė (gaunama iš išorinio šaltinio), o įėjime jos rodiklis būtų nereikšmingas.

Grįžtamasis ryšys yra ne kas kita, kaip uždaros grandinės kilpa, kurioje įvesties ir išvesties signalai nesutampa. Šis procesas naudojamas valdymui.

Iš to darytina tokia išvada: į priekį grandinė tarnauja kaip energijos siųstuvas, o atvirkščiai – kaip informacijos, reikalingos valdymo tikslumui, siųstuvas.

Įrenginio jungčių maitinimas ir kontaktas

Servo pavara, kurios veikimo principas taikomas radijo bangomis valdomose konfigūracijose, paprastai turi tris laidus:

1. Signalizavimas. Per jį perduodamas valdymo impulsas. Paprastai viela dažoma balta, geltona arba raudona.
2. Maitinantis. Jo galios indikatorius svyruoja nuo 4,8 iki 6 V. Dažnai tai yra raudonas laidas.
3. Įžeminimas. Viela yra juoda arba ruda.

Pavarų dydžiai

Pagal dydį vienetai skirstomi į tris kategorijas:

• mikro diskai;
• standartinės modifikacijos;
• dideli prietaisai.

Yra servo su kitais dydžio indikatoriais, tačiau minėti tipai sudaro 95% visų įrenginių.

Pagrindinės gaminio savybės

Servo pavaros veikimą apibūdina du pagrindiniai rodikliai: sukimosi greitis ir jėga, veikianti veleną. Pirmoji reikšmė yra laiko rodiklis, matuojamas sekundėmis. Jėga matuojama kg/cm, tai yra, kokį jėgos lygį mechanizmas sukuria nuo sukimosi centro.

Apskritai šis parametras priklauso nuo pagrindinės įrenginio paskirties, o tik tada nuo pavarų dėžės pavarų skaičiaus ir įrenginyje naudojamų komponentų.

Kaip jau minėta, dabar gaminami mechanizmai, kurie veikia esant maitinimo įtampai nuo 4,8 iki 6 V. Dažniau šis indikatorius yra 6 V. Tačiau ne visi modeliai yra skirti įvairioms įtampoms. Kartais servo variklis veikia tik 4,8 V arba tik 6 V (pastarosios konfigūracijos yra itin retos).

Analoginės ir skaitmeninės modifikacijos

Prieš keletą metų visos servo grandinės buvo analoginės. Dabar pasirodė skaitmeniniai dizainai. Kuo skiriasi jų darbai? Pereikime prie oficialios informacijos.

Iš Futaba ataskaitos matyti, kad per pastarąjį dešimtmetį servo varikliai pasižymėjo geresnėmis nei anksčiau techninėmis charakteristikomis, taip pat mažais dydžiais, dideliu sukimosi greičiu ir sukimo elementais.

Naujausias plėtros etapas yra skaitmeninio įrenginio atsiradimas. Šie agregatai turi didelių pranašumų net prieš komutatoriaus tipo variklius. Nors yra tam tikrų trūkumų.

Išoriškai analoginiai ir skaitmeniniai įrenginiai yra neatskiriami. Skirtumai fiksuojami tik prietaiso lentose. Vietoj skaitmeninio įrenginio mikroschemos galite pamatyti mikroprocesorių, kuris analizuoja imtuvo signalą. Jis valdo variklį.

Visiškai neteisinga teigti, kad analoginės ir skaitmeninės modifikacijos iš esmės skiriasi savo veikimu. Jie gali turėti tuos pačius variklius, mechanizmus ir potenciometrus

Pagrindinis skirtumas yra gaunamo imtuvo signalo apdorojimo būdas ir variklio valdymas. Abu servo įrenginiai gauna tos pačios galios radijo signalą.

Taigi tampa aišku, kas yra servo pavara?

Analoginio modifikavimo veikimo principas

Analoginėje modifikacijoje gautas signalas lyginamas su esama servovariklio padėtimi, o po to į variklį siunčiamas stiprintuvo signalas, dėl kurio variklis pasislenka į nurodytą padėtį Proceso dažnis yra 50 kartų per sekundę. Tai yra minimalus atsako laikas. Jei pakreipsite siųstuvo rankenėlę, į servo pavarą pradės sklisti trumpi impulsai, kurių intervalas bus 20 m/sek. Tarp impulsų varikliui nieko nepateikiama, o išoriniai poveikiai gali pakeisti įrenginio veikimą bet kuria kryptimi. Šis laikotarpis vadinamas „negyvąja zona“.

Skaitmeninio dizaino veikimo principas

Skaitmeniniuose įrenginiuose naudojamas specialus procesorius, kuris veikia aukštais dažniais. Jis apdoroja imtuvo signalą ir siunčia valdymo impulsus varikliui 300 kartų per sekundę dažniu. Kadangi dažnio indikatorius yra daug didesnis, reakcija pastebimai greitesnė ir geriau išlaiko padėtį. Tai užtikrina optimalų centravimą ir aukštą sukimo lygį. Tačiau šis metodas reikalauja daug energijos, todėl analoginiame judėjime naudojama baterija šioje konstrukcijoje išsikraus daug greičiau.

Tačiau visi vartotojai, kurie bent kartą susidūrė su skaitmeniniu modeliu, teigia, kad jo skirtumas nuo analoginio dizaino yra toks reikšmingas, kad pastarojo daugiau niekada nenaudotų.

Išvada

Skaitmeniniai analogai bus jūsų pasirinkimas, jei jums reikia:

• aukštas lygis ;
• minimalus „negyvų zonų“ skaičius;
• tikslus padėties nustatymo lygis;
• greitas atsakymas į komandas;
• pastovi jėga, veikianti veleną sukant;
• didelis galios lygis.

Dabar jūs žinote, kas yra servo ir kaip jį naudoti.

Servo pavara (pasekėjų pavara)- pavara valdoma naudojant neigiamą grįžtamąjį ryšį, leidžiantį tiksliai valdyti judėjimo parametrus.
Servo pavara yra bet kokio tipo mechaninė pavara (įrenginys, darbinis elementas), kurioje yra jutiklis (padėties, greičio, jėgos ir kt.) ir pavaros valdymo blokas (elektroninė grandinė arba mechaninė strypų sistema), kuris automatiškai palaiko reikiamus parametrus. jutiklis (ir atitinkamai įrenginyje) pagal tam tikrą išorinę vertę (valdymo rankenėlės padėtį arba skaitinę vertę iš kitų sistemų).
Medžiaga iš Vikipedijos – laisvosios enciklopedijos

Servo pavara yra pavaros sistema, kuri plačiame greičio reguliavimo diapazone įgalina dinamiškus, didelio tikslumo procesus ir užtikrina gerą pakartojamumą. Tai sistema, skirta nustatyti sukimo momentą, greitį ir padėtį nurodytu tikslumu ir dinamika. Klasikinis servo susideda iš variklio, padėties jutiklio ir valdymo sistemos su trimis valdymo kilpomis (padėtis, greitis ir srovė).

Žodis „servo“ kilęs iš lotyniško žodžio „servus“, kuris verčiamas kaip tarnas, vergas, pagalbininkas. Inžinerijos pramonėje tai daugiausia buvo pagalbinės pavaros (staklių padavimo pavaros, robotų pavaros ir kt.). Tačiau šiandien situacija pasikeitė, dabar pagrindinės pavaros taip pat įdiegtos naudojant servo technologiją.

Šiuo metu, servosai naudojami ten, kur įprastų bendrųjų pramoninių dažnio keitiklių valdymo tikslumas yra nepakankamas. Aukštos kokybės taikymas servosai būtini didelio našumo įrangoje, kurios našumas yra pagrindinis kriterijus. Servo pavarosĮrengtos tikslios pramoninių robotų ir didelio tikslumo staklių greičio ir padėties palaikymo sistemos. Servo pavaros taip pat montuojami ant koordinačių gręžimo staklių, ant įvairių technologinių transporto sistemų, ant įvairių pagalbinių mechanizmų ir kt. Šiuolaikinių CNC staklių pastūmose, užtikrinančiose staklių darbinių dalių judėjimą, šiandien daugiausia naudojami žingsniniai varikliai, arba servosai.

Universalus servo

Universalus servo pasižymi gausiu funkcijų rinkiniu, galimybe valdyti įvairių tipų (tiek sinchroninius, tiek asinchroninius) servovariklius, galimybe dirbti su įvairiais grįžtamojo ryšio jutikliais, taip pat daugybės parinkčių ir plėtinių buvimu. Apsvarstykite universalumą Servo naudojant KEB F5-Multi (Vokietija) ir Control Techniques Unidrive SP pavyzdį. (Anglija)

Servo remiantis KEB F5-Multi

Servo pavara KEV" align="RIGHT" width="20%" border="0">

Elektrinės pavaros valdiklis su grįžtamojo ryšio kilpa sinchroniniams ir asinchroniniams varikliams. Specialiai sukurta uždarojo ciklo veikimui, galimos įvairios grįžtamojo ryšio parinktys su:

sprendėjas

koduotuvas

Sin-Cos padėties jutiklis

absoliučios padėties jutiklis

EnDat, Hiperface arba tachogeneratorius

Pagrindinės savybės ir savybės:

platus galios diapazonas

maitinimo įtampa 220 arba 380 V

Galimas nuolatinės srovės maitinimas

variklio valdymas be jutiklių

galvaniškai izoliuoti analoginiai ir skaitmeniniai įėjimai/išėjimai

relių ir tranzistorių programuojami išėjimai

Galima įgyvendinti decentralizuoto pavaros sistemos valdymo koncepciją, nes yra:

sukimosi greičio ir sukimo momento reguliavimas

padėties nustatymo valdymas

koordinuoti sukimosi režimai

Cam jungikliai

Elektroninis kameros diskas

Vienos ašies padėties nustatymas

Rotacinio stalo padėtis

Visi įrenginiai palaiko Profibus, CAN, Sercos, InterBus, DeviceNet, Modbus, Ethernet, Ethercat, Powerlink, Profinet ir KEB-HSP5 / DIN 66019-II nuosekliąsias sąsajas.

Vykdomoji ir specialioji Servo

Vykdomasis servo valdymas valdomas judesio valdikliu, turi ribotą funkcijų ir nustatymų rinkinį ir yra lengvai valdomas. Dėl to vykdomasis servo yra ekonomiškesnis. Pasvarstykime apie vykdomąją valdžią servo pavaros naudojant sinchroninio pavyzdį servo pavaros Mekapionas.

Mekapiono pavara

Sinchroninis Servo pavaros„Mecapion“ (pvz., „Metronix“) yra pagrindinis produktas, skirtas sisteminiams sprendimams pramoninės automatikos srityje, jau seniai pažįstamas Rusijos vartotojams.

Pagrindiniai bruožai servo pavaros Metroniksas

galios diapazonas nuo 0,03 iki 11 kW

įmontuotas rekuperatoriaus komplektas, leidžiantis grąžinti energiją į tinklą, ir įmontuotas energijos atstatymo raktas dinaminio stabdymo metu

dažnio keitiklių veikimo bandymo režimas

funkcijos, skirtos pašalinti vibracijas, kai variklis sukasi ir sustoja, leidžia pašalinti dažnio keitiklio veikimą svyravimo režimu tiek nustatymo, tiek veikimo metu

galimybė naudoti tiek santykinius, tiek absoliučius inkrementinės padėties jutiklius

valdymo sistemos darbo režimo pasirinkimas – greičio arba sukimo momento valdymas

Išplėstinis programinės įrangos paketas leidžia lengvai ir greitai pakeisti dažnio keitiklio funkcijas ir jo pagrindu išspręsti įvairias technines problemas (įskaitant tiekimo pavarų valdymo įgyvendinimą)

Tuščiavidurių velenų variklių buvimas Metronix produktų linijoje leidžia iš kinematinės diagramos neįtraukti tarpinio įtaiso - movos.

programuojami išėjimai leidžia kurti sistemas su aukšto lygio apsauga nuo įvairių avarinių situacijų ir turinčias maksimalų informacijos turinį operatoriui

VS serija yra standartinė bendroji pramoninė, kuri įgyvendina greičio, sukimo momento (±10 V) ir padėties (žingsnio / krypties) valdymą.

VS serijos dažnio keitikliai gali veikti šiais režimais:

padėties valdymas naudojant išorinį valdiklį, kuris nustato impulsų seką.

greičio valdymas per analoginį įvestį arba atskirus įėjimus.

sukimo momento valdymas per analoginį įvestį didžiausio sukimo momento ribojimo režimu.

greičio / padėties valdymas.

greičio / sukimo momento valdymas.

padėties/sukimo momento valdymas.

Speciali VP serija skirta atlikti specialias užduotis:

linijinis koordinačių padėties nustatymas su galimybe pasirinkti iki 64 pozicijų per šešis atskirus įėjimus (VP1), tipiškas pritaikymas yra linijinis judėjimas sistemose su rutulinio sraigtinio perdavimo mechanizmu

kampinis padėties nustatymas su iki 32 padėčių, pasirenkamų per penkis skaitmeninius įėjimus (VP2), tipiškas pritaikymas yra sukamieji stalai, sukamosios konvejerio linijos, automatiniai įrankių keitikliai ir kt.

padėties nustatymas naudojant traukiamąjį padavimą (VP3), tipinis pritaikymas - pakavimo mašinos, visų rūšių padavimo įtaisai su padėties nustatymu tiek pagal signalą iš kodavimo įrenginio ant variklio veleno, tiek pagal išorinio atskirojo jutiklio ženklą

programuojamas žingsnis po žingsnio pozicionavimas su galimybe pasirinkti iki 8 programų naudojant tris atskirus įėjimus (VP5), kiekviena programa dažnio keitiklio atmintyje gali turėti iki 100 žingsnių (pozicijų).

Ryšiui tarp VS dažnio keitiklio ir asmeninio (pramoninio) kompiuterio naudojamas įmontuotas COM prievadas, jei reikia, dažnio keitiklius galima sujungti į tinklą per RS232/RS485 keitiklį.

Integruota Servo

align="RIGHT" width="30%" border="0">

Pagrindinis skiriamasis bruožas, taip pat didžiulis integruoto pranašumas servo pavara yra variklio, valdiklio, grįžtamojo ryšio jutiklio ir dažnio keitiklio korpusas viename korpuse. Tai sumažina diegimo operacijas, supaprastina ryšį ir konfigūravimą, sumažina derinimo laiką, žymiai sutaupo vietos ir taip pat teigiamai veikia sąnaudas. servo pavara.

Buitiniai integruoti žingsneliai jau puikiai pasirodė Rusijos rinkoje ir pasitvirtino servo pavaros SPS.

bepakopis (vektorinis) valdymas pagal algoritmą, pritaikytą žingsniniams varikliams

didelis dinaminis našumas, nes variklio apvijose naudojamos uždaros srovės valdymo kilpos

uždarų greičio kontūrų naudojimas

maža vibracija dėl dinamiškai reguliuojamos jėgos

apgalvotas dizainas ir lengvas montavimas

kompaktiškas dydis ir lengvas svoris

Veikimo režimai servo pavara SPS

Dinaminis – valdymo signalas iš viršutinio lygio valdiklio perduodamas per skaitmeninę sąsają realiu laiku. Dinaminis režimas naudojamas sistemose, kurioms reikalingas kontūro valdymas (pavyzdžiui, manipuliatoriuose su sudėtinga kinematika ir koordinačių lentelėmis tiksliam padėties nustatymui).

Analoginis – greičio reguliavimas su signalu ±10 V. Šis režimas leidžia pavarą naudoti atnaujinant įrangą su analoginėmis valdymo sistemomis arba valdant rankiniu būdu (pavyzdžiui, naudojant vairą).

Ciklinis – ciklinių operacijų, užprogramuotų viršutinio lygio valdiklio ir saugomų pavaros atmintyje, vykdymas. Kai kuriais atvejais tai leidžia neįtraukti išorinio aukščiausio lygio valdiklio arba valdymo sistemos. Ciklinis režimas naudojamas, pavyzdžiui, ant konvejerių ir atliekant paprastas surinkimo operacijas.

Tinklas – šis režimas leidžia vartotojui kurti paskirstytas servo sistemas, pagrįstas CAN skaitmenine sąsaja, įgyvendinti sinchroninį arba nuoseklų kelių ašių judėjimą. Šiuo atveju taip pat galima naudoti „pagrindinį-pavaldų“ režimą, kuriame varomoji pavara veikia kaip pagrindinio veleno padėties kartotuvas.

Servose ir mechanizmuose yra jutiklis, kuris stebi konkretų parametrą, pavyzdžiui, jėgą, padėtį ar greitį, taip pat valdymo blokas elektroninio įrenginio pavidalu. Šio įrenginio užduotis yra automatiškai palaikyti reikiamus parametrus įrenginio veikimo metu, priklausomai nuo įeinančio signalo iš jutiklio tipo tam tikru laikotarpiu.

Dizainas ir veikimas

Servo pavara nuo įprasto elektros variklio skiriasi tuo, kad jame galima nustatyti tikslią veleno padėtį laipsniais. Servo pavaros yra bet kokios mechaninės pavaros, turinčios tam tikro parametro jutiklį ir valdymo bloką, galintį automatiškai palaikyti reikiamus parametrus, atitinkančius tam tikras išorines reikšmes.

1 — Reduktoriaus pavaros
2 - išėjimo velenas
3 - guolis
4 - apatinė įvorė
5 - potenciometras
6 - Valdymo plokštė
7 — Korpuso varžtas
8 - nuolatinės srovės variklis
9 – Elektros variklio pavara

Norint elektros energiją paversti mechaniniu judėjimu, būtina. Pavara yra pavarų dėžė su elektros varikliu. Norint sumažinti variklio greitį, reikalinga pavarų dėžė, nes greitis yra per didelis. Pavarų dėžė susideda iš korpuso, kuriame yra velenai su pavaromis, galinčiomis konvertuoti ir perduoti sukimo momentą.

Užvedus ir sustabdžius elektros variklį, galima varyti pavarų dėžės išėjimo veleną, kuris sujungtas su servo pavara. Prie veleno galima pritvirtinti įrenginį arba mechanizmą, kurį reikia valdyti. Be to, norint valdyti veleno padėtį, reikalingas grįžtamojo ryšio jutiklis. Šis jutiklis gali paversti sukimosi kampą atgal į elektros srovės signalą.

Šis jutiklis vadinamas koduotuvu. Potenciometras gali būti naudojamas kaip kodavimo priemonė. Pasukus potenciometro slankiklį, jo varža pasikeis. Šio pasipriešinimo vertė yra tiesiogiai proporcinga potenciometro sukimosi kampui. Taigi galima pasiekti tam tikrą mechanizmo padėtį.

Be minėto potenciometro, greičių dėžės ir elektros variklio, servose yra sumontuota elektroninė plokštė, kuri apdoroja iš potenciometro gaunamą išorinio parametro reikšmės signalą, jį palygina ir pagal palyginimo rezultatą paleidžia arba sustabdo elektros variklį. Kitaip tariant, šis elektroninis užpildymas yra atsakingas už neigiamų atsiliepimų palaikymą.

Servo pavara sujungta trimis laidininkais, iš kurių du tiekia maitinimą elektros varikliui, o trečiasis gauna valdymo signalą, kuriuo nustatoma variklio veleno padėtis.

Be elektros variklio, pavarą gali atlikti ir kitas mechanizmas, pavyzdžiui, pneumatinis cilindras su strypu. Kampo sukimosi jutikliai taip pat naudojami kaip grįžtamojo ryšio jutikliai arba . Valdymo blokas yra servo stiprintuvas, individualus keitiklis. Jame taip pat gali būti valdymo signalo jutiklis.

Jei reikia sukurti sklandų stabdymą ar pagreitį, kad būtų išvengta pernelyg didelių dinaminių variklio apkrovų, naudojamos sudėtingesnės valdymo mikrovaldiklių grandinės, kurios gali daug tiksliau valdyti darbinio elemento padėtį. Panašiai suprojektuotas ir disko įtaisas, skirtas nustatyti galvučių padėtį kompiuterio standžiuosiuose diskuose.

Servo tipai

Jei reikia sukurti kelių servo pavarų grupių valdymą, naudokite CNC valdiklius, kurie yra surinkti diagramose programuojamas loginiai valdikliai. Tokie servo įrenginiai gali užtikrinti 50 N*m sukimo momentą, o galia – iki 15 kilovatų.

Sinchroninis gali labai tiksliai nustatyti elektros variklio sukimosi greitį, pagreičio ir sukimosi kampą. Sinchroninių pavarų tipai gali greitai pasiekti vardinį greitį.

Asinchroninis gali tiksliai išlaikyti greitį net ir labai mažu greičiu.

Servo pavaros iš esmės skirstomos į elektromechaninis Ir elektrohidromechaninis . Elektromechaninės pavaros susideda iš pavarų dėžės ir elektros variklio. Tačiau jų veikla yra daug lėtesnė. Elektrohidromechaninėse pavarose judesį sukuria stūmoklio judėjimas cilindre, todėl greitis yra labai aukštas.

Servo pavaros charakteristikos

Apsvarstykite pagrindinius servo parametrus:

• Veleno jėga.Šis parametras yra sukimo momentas. Tai yra svarbiausias servo pavaros parametras. Duomenų lape dažniausiai nurodomos kelios sukimo momento vertės skirtingoms įtampos vertėms.
• Posūkio greitis taip pat yra svarbi savybė. Jis nurodomas kaip ekvivalentinis laikas, reikalingas pavaros išėjimo veleno padėties pakeitimui 60 laipsnių. Šis parametras taip pat gali būti nurodytas kelioms įtampos vertėms.
• Servo tipas gali būti analoginis arba skaitmeninis.
• Mityba . Pagrindinė servo dalis veikia esant 4,8-7,2 voltų įtampai. Maitinimas dažniausiai tiekiamas per tris laidininkus: baltas – valdymo signalas, raudonas – darbinė įtampa, juodas – bendras laidas.
• Sukimosi kampas - tai didžiausias kampas, kuriuo gali pasisukti išėjimo velenas. Dažniausiai šis parametras yra 180 arba 360 laipsnių.
• Nuolatinis sukimasis . Jei reikia, nuolatiniam sukimuisi galima pritaikyti įprastą servosistemą.
• Gamybos medžiaga Servo pavarų dėžės gali būti įvairių tipų: anglies, metalinės, plastikinės arba kombinuotos. Pavaros, pagamintos iš plastiko, negali atlaikyti smūginių apkrovų, tačiau turi didelį atsparumą dilimui. Anglies pavaros yra daug tvirtesnės nei plastikinės, tačiau yra brangesnės. Metalinės pavaros gali atlaikyti dideles apkrovas ir kritimus, tačiau turi mažą atsparumą dilimui. Įvairiuose modeliuose pavarų dėžės išėjimo velenas montuojamas skirtingai: ant slankiojančių įvorių arba ant rutulinių guolių.

Privalumai

• Konstrukcijos montavimo paprastumas ir paprastumas.
• Patikimumas ir patikimumas, o tai svarbu kritiniams įrenginiams.
• Veikimo metu jie nesukelia triukšmo.
• Tikslumas ir sklandus judėjimas pasiekiamas net važiuojant mažu greičiu. Priklausomai nuo atliekamos užduoties, darbuotojas gali koreguoti rezoliuciją.

Trūkumai

• Sunku nustatyti.
• Padidėjusios išlaidos.

Taikymas

Servo pavaros šiuo metu naudojamos gana plačiai. Pavyzdžiui, jie naudojami įvairiuose tiksliuose prietaisuose, pramoniniuose robotuose, spausdintinių plokščių gamybos mašinose, kompiuteriu valdomose mašinose, įvairiuose vožtuvuose ir sklendėse.

Didelės spartos pavaros tapo populiariausios lėktuvų modeliavime. Servo variklių pranašumas yra efektyvus elektros energijos suvartojimas ir vienodas judėjimas.

Servo variklių atsiradimo pradžioje buvo naudojami trijų polių kolektoriniai varikliai su apvijomis ant rotoriaus ir nuolatiniais magnetais ant statoriaus. Be to, variklio konstrukcijoje buvo blokas su komutatoriumi ir šepečiais. Be to, su technologine pažanga, variklio apvijų skaičius padidėjo iki penkių, o sukimosi momentas ir pagreičio greitis padidėjo.

Kitas servo variklių kūrimo etapas buvo apvijų vieta už magnetų ribų. Tai sumažino rotoriaus masę ir sumažino pagreičio laiką. Tuo pačiu metu padidėjo variklio kaina. Dėl tolesnio servovariklio projektavimo buvo nuspręsta atsisakyti komutatoriaus buvimo variklio konstrukcijoje. Pradėti naudoti varikliai su nuolatinio magneto rotoriais. Variklis tapo be šepetėlių, jo efektyvumas padidėjo dėl padidėjusio sukimo momento, greičio ir pagreičio.

Pastaruoju metu populiariausi servovarikliai, varomi programuojamu valdikliu (Arduino). Dėl to atsivėrė didelės galimybės tiksliųjų staklių projektavimui, robotikai, orlaivių gamybai (kvadrokopteriams).

Kadangi pavaros su varikliais be komutatorių pasižymi aukštomis funkcinėmis charakteristikomis, tiksliu valdymu, padidintu efektyvumu, jos dažnai naudojamos pramoninėje įrangoje, buitinėje technikoje (galinguose dulkių siurbliuose su filtrais), net vaikų žaisluose.

Šildymo servo pavara

Palyginti su mechaniniu šildymo sistemos reguliavimu, elektrinės servovaros yra pažangiausi ir pažangiausi techniniai įrenginiai, užtikrinantys patalpų šildymo parametrų palaikymą.

1 – maitinimo šaltinis
2 - Kambario termostatai
3 - perjungimo blokas
4 - servovarikliai
5 - tiekimo kolektorius
6 - aplinkkelis
7 — Vandeniu šildomos grindys
8 - Grąžinimo kolektorius
9 — Vandens temperatūros jutiklis
10 - Apvalus siurblys
11 - Rutulinis vožtuvas
12 — Valdymo vožtuvas
13 - Dviejų krypčių termostatinis vožtuvas

Šildymo sistemos pavara veikia kartu su sieniniu termostatu. Elektra varomas maišytuvas montuojamas ant aušinimo skysčio padavimo vamzdžio, priešais šilto vandens grindų kolektorių. Tada prijunkite 220 voltų maitinimo šaltinį ir nustatykite darbo režimo termostatą.

Valdymo sistemoje yra du jutikliai. Vienas iš jų yra aukšte, kitas - kambaryje. Jutikliai perduoda signalus į termostatą, kuris valdo prie maišytuvo prijungtą servovariklį. Reguliavimo tikslumą galite padidinti įrengę papildomą įrenginį už kambario ribų, nes klimato sąlygos nuolat keičiasi ir daro įtaką kambario temperatūrai.

Pavara yra mechaniškai prijungta prie vožtuvo, kad jį valdytų. Vožtuvai gali būti dviejų arba trijų krypčių. Dviejų krypčių vožtuvas gali pakeisti vandens temperatūrą sistemoje. Trijų krypčių vožtuvas gali palaikyti pastovią temperatūrą, tačiau keičia karšto vandens, tiekiamo į grandines, suvartojimą. Trijų krypčių vožtuvo įtaisas turi du karšto vandens įvadus (tiekimo vamzdžius) ir grįžtamojo vandens išleidimo angą, per kurią tiekiamas iš anksto nustatytos temperatūros mišrus vanduo.

Vandens maišymas vyksta naudojant vožtuvą. Tuo pačiu metu reguliuojamas aušinimo skysčio tiekimas į kolektorius. Kai atsidaro vienas įėjimas, kitas pradeda užsidaryti, o vandens srautas išleidimo angoje nesikeičia.

Bagažinės servosai

Šiuo metu šiuolaikiniai automobiliai dažniausiai gaminami su automatine bagažinės atidarymo funkcija. Šiuo tikslu naudojama mūsų aptarta servo pavaros konstrukcija. Automobilių gamintojai naudoja du būdus, kad aprūpintų transporto priemonę šia funkcija.

Žinoma, bagažinės pneumatinė pavara yra patikimesnė, tačiau jos kaina yra gana didelė, todėl tokia pavara automobiliuose nebuvo naudojama.

Elektrinė pavara gali būti su skirtingais valdymo būdais:

• Rankena yra ant bagažinės dangčio.
• Mygtukas ant vairuotojo durų skydelio.
• Iš signalizacijos pulto.

Rankiniu būdu atidaryti bagažinę ne visada patogu. Pavyzdžiui, žiemą pilis linkusi užšalti. Servo pavara papildomai atlieka automobilio apsaugos nuo neteisėto įvažiavimo funkciją, nes yra derinama su užraktu.

Tokios bagažinės pavaros naudojamos kai kuriuose importuotuose automobiliuose, tačiau, jei pageidaujama, tokį mechanizmą galima įdiegti ir vietiniuose automobiliuose.

Yra magistralinių diskų su magnetinėmis plokštelėmis, tačiau jie nerado pritaikymo, nes jų konstrukcija yra gana sudėtinga.

Labiausiai prieinami yra bagažinės servo, kurie tik atsidaro. Uždarymo funkcija jiems nepasiekiama. Taip pat galite pasirinkti pavaros modelio dizainą, turintį inercinį mechanizmą. Jis atlieka blokavimo vaidmenį, kai kamienui judant atsiranda kliūtis.

Brangiuose servo pavarų modeliuose yra bagažinės pakėlimo ir nuleidimo mechanizmas, artimesnis užrakto mechanizmas, jutikliai ir valdiklis. Paprastai jie montuojami ant automobilių gamykloje, tačiau paprastas konstrukcijas galima montuoti savarankiškai.

Jei visai neseniai sinchroniniai elektros varikliai buvo naudojami tik didelės galios elektrinėse pavarose (daugelyje knygų ekonomiškai pagrįsta galia vadinama 100 kW ir didesne galia), nesant poreikio reguliuoti sukimosi greitį ir ilgai veikiant , dabar šios iš pažiūros nepajudinamos aksiomos griūva kaip kortų namelis.

Šiais laikais modernūs sinchroniniai varikliai kaip servo pavarų dalis gali būti sėkmingai naudojami absoliučiai visose srityse. Ir gali pasirodyti, kad kaip dažnio valdoma asinchroninė elektrinė pavara šiuolaikinėse staklėse per labai trumpą laiką beveik visiškai pakeitė nuolatinės srovės variklius iš jų tradicinių taikymo sričių, taip ir sinchroninė servo pavara jau visai netolimoje ateityje gali tapti efektyviu mums jau gana pažįstamų asinchroninių elektros variklių, veikiančių kartu su dažnio keitikliais, pakaitalu. Tam yra visos būtinos sąlygos. Vienintelis dalykas, kuris šiuo metu stabdo pergalingą sinchroninių servų žygį, yra jų kaina.

Pažiūrėkime, kodėl šiuolaikiniai servosistemai, naudojantys sinchroninius elektros variklius, yra tokie patrauklūs.

Kas yra servo pavara

Servo pavara yra pavaros sistema, kuri plačiame greičio reguliavimo diapazone įgalina dinamiškus, didelio tikslumo procesus ir užtikrina gerą pakartojamumą. Tai sistema, skirta nustatyti sukimo momentą, greitį ir padėtį nurodytu tikslumu ir dinamika. Klasikinė servo pavara susideda iš variklio, padėties jutiklio ir valdymo sistemos su trimis valdymo kilpomis (padėties, greičio ir srovės).

Kur naudojama servo pavara?

Žodis „servo“ kilęs iš lotyniško žodžio „servus“, kuris verčiamas kaip tarnas, vergas, pagalbininkas. Inžinerijos pramonėje tai daugiausia buvo pagalbinės pavaros (staklių padavimo pavaros, robotų pavaros ir kt.). Tačiau šiandien situacija pasikeitė, dabar pagrindinės pavaros taip pat įdiegtos naudojant servo technologiją.

Šiuo metu servo pavaros naudojamos ten, kur įprastų pramoninių dažnio keitiklių valdymo tikslumas yra nepakankamas. Aukštos kokybės servo pavarų naudojimas yra būtinas didelio našumo įrenginiuose, kur našumas yra pagrindinis kriterijus. Servo pavarose įrengtos tikslios sistemos, skirtos pramoninių robotų ir didelio tikslumo staklių greičiui ir padėties palaikymui. Servo pavaros taip pat montuojamos ant koordinačių gręžimo staklių, įvairiose technologinėse transporto sistemose, ant įvairių pagalbinių mechanizmų ir kt. Šiuolaikinių CNC staklių pastūmose, užtikrinančiose staklių darbinių dalių judėjimą, šiandien daugiausia naudojami žingsniniai varikliai arba servovaros. naudojamas.

Servo pavaros pranašumai:

1. Sklandūs ir tikslūs judesiai pasiekiami net esant mažam greičiui; skiriamąją gebą gali pasirinkti vartotojas, atsižvelgdamas į atliekamą užduotį
2. Tylus veikimas
3. Patikimumas ir patikimumas, taigi ir galimybė jį naudoti kritiniuose įrenginiuose, kurie netoleruoja gedimų.
4. Konstrukcijos montavimo paprastumas.

Servo pavaros trūkumai:

1. Didelė kaina
2. Nustatymo sudėtingumas, dėl kurio kartais servo pavaros naudojimas tampa nepagrįstas.

Tai yra, servo pavaros, kurių pagrindą sudaro sinchroninis elektros variklis (servovariklis), šiuo metu yra tinkamiausios naudoti ten, kur reikalinga didelio tikslumo ir didelio maksimalaus greičio pavara. Tokios pavaros variklyje yra įmontuotas veleno padėties jutiklis, iš kurio signalas tiekiamas į servo stiprintuvą ir tai žymiai padidina servo pavaros tikslumą ir dinamiką. Norint sukurti vieną ar daugiau koordinačių padėties nustatymo sistemų, naudojamas specialus padėties nustatymo valdiklis.

Sinchroniniai servovarikliai- tai trifaziai sinchroniniai elektros varikliai su nuolatinių magnetų sužadinimu ir rotoriaus padėties jutikliu. Išskirtinis sinchroninių servomotorų bruožas yra jų didelė išėjimo galia esant bet kokiam greičiui kartu su nedideliu dydžiu. Pagrindinis jų pranašumas yra labai mažas rotoriaus inercijos momentas sukimo momento atžvilgiu. Tai leidžia pasiekti labai aukštą našumą. Per vieną variklio veleno apsisukimą galima įsibėgėti iki vardinio greičio per keliasdešimt milisekundžių ir atbulinėti nuo viso greičio.

Technikos mokslų daktaro straipsnyje labai gerai aptarta sinchroninių elektros variklių su rotoriaus padėties jutikliu konstrukcija ir veikimo principas. V. Ponkratova „ Vožtuvų elektrinė pavara: nuo skalbimo mašinos iki metalo pjovimo staklių ir elektrinio lokomotyvo“ („Elektroniniai komponentai“, #2 2007).

Servo varikliai gali skirtis pagal formą, dydį ir dizainą – nuo ​​didelių mažo greičio tiesioginės pavaros rotorinių variklių su dideliu sukimo momentu iki kompaktiškų įrenginių su mažos inercijos rotoriumi, užtikrinančiu optimalų pagreitį ir stabdymą, berėmių variklių, tiesinių variklių, sukuriančių didelę traukos jėgą esant milžiniškai pagreičiai ir greičiai.

Šiuolaikinius aukštos kokybės servovariklius gamina daugybė gamintojų užsienyje. Tiesą sakant, kiekviena dažnio keitiklius gaminanti įmonė savo kataloge turi nemažai joms skirtų servo pavarų ir servo variklių modelių. Populiariausius sinchroninių servomotorų modelius gamina vokiečių LENZE (vienas iš Europos lyderių pavaros technologijų ir komplektinių valdymo sistemų srityje), Siemens, OMRON, Mitsubishi Electric, DELTA ELECTRONISS ir kt. Tokios įmonės kaip Fagor Automation specializuojasi gaminant originalūs servo pavarų modeliai, Sew-Eurodrive, Rockwell Automation, Emerson Control Techniques, Baldor Electric ir daugelis kitų.

Servovariklis valdomas naudojant specialų įrenginį, kuris gauna signalus iš grįžtamojo ryšio jutiklio, įmontuoto servovariklyje. Valdymo blokas paprastai turi daug galimybių valdyti iš kompiuterio, įmontuotos sąsajos leidžia jį naudoti pramonėje. Daugybė nustatymų ir veikimo detalių paprastai įkeliami į diską per kompiuterį. Be to, galimas autonominis valdymas ir valdymas be kompiuterio.

Konkretus pavyzdys: Lenze „Position Servo“ servo pavarų šeima yra sukurta „viskas viename“ principu. Nuo paprasto sukimo momento valdymo iki integruoto PLC valdiklio galimybių. Galimi įvairūs valdymo režimai: sukimo momentas, sukimosi greitis, pagrindinis-pavaldinis su elektronine pavarų dėže. Perkrovos galia – 300% vardinės srovės 2 sekundes. Didelės spartos duomenų mainai vykdomi per Ethernet arba CANopen sąsajas, grįžtamojo ryšio jutikliai yra kodavimo įrenginys arba skyriklis. Padėties servo pavaros yra labai kompaktiškos – 12 A pavaros bendrieji matmenys yra tik 115 mm x 190 mm x 190 mm. Už kainą - servo pavara su sinchroninio vožtuvo varikliu 3460 W, 3000 aps./min. (maks. 5000 aps./min.), IP65 apsaugos laipsnis kainuoja 2300 rublių.