Acasă Obiecte de interior

Controlul servomotoarelor folosind microcontrolere AVR AtMega32. Servo. Servoacționări cu motoare electrice sincrone moderne De unde să obțineți un servomotor

Servomotoare (servomotoare) sunt motoare electrice specializate echipate cu așa-numitul feedback negativ, cu ajutorul cărora toți parametrii de mișcare sunt controlați cu precizie. Esența sa constă în faptul că în timpul funcționării acestor dispozitive există o comparație constantă a parametrilor de funcționare de ieșire cu parametrii de intrare specificați inițial. Acest lucru se întâmplă pe baza semnalelor de control generate în timp real de servocontrolerele care au în proiectare encodere, adică senzori de feedback.

Astfel, designul tuturor servomotoarelor moderne include motorul electric în sine și o unitate de control. Împreună, reprezintă servo-uri, cu ajutorul cărora proiectanții de dispozitive tehnice reușesc să rezolve o serie de probleme importante. Cel mai adesea, servomotoarele (servodrives) sunt utilizate în cazurile în care este necesară poziționarea automată cu precizie a unor elemente de lucru ale diferitelor echipamente (de exemplu, mașini controlate numeric, echipamente de ștanțare prin presare, linii de asamblare robotizate etc.) față de altele. .

Toate produse de cei mai importanti producatori din lume servomotoare poate fi împărțit în două grupe mari: cu perii și fără perii. Servomotorizările pot folosi atât motoare electrice sincrone, cât și asincrone, precum și motoare liniare sincrone. În plus, servomotorizările pot folosi atât motoare electrice cu carcasă, cât și cu cadru deschis, iar în a doua versiune, rolul carcasei este jucat de un pachet de plăci de stator, ceea ce face posibilă utilizarea întregului lor profil cât mai eficient, și, în același timp, reduce semnificativ dimensiunea și greutatea dispozitivelor în ansamblu.

Majoritatea servomotoarelor moderne care funcționează pe principiul feedback-ului sunt controlate de semnale generate de un encoder din mai multe sisteme. Una dintre principalele caracteristici ale sistemelor servo este că acestea sunt capabile să amplifice semnalele de ieșire, care inițial tind să aibă o putere mult mai mică decât semnalele de intrare (acest lucru este necesar pentru a putea fi comparate). Astfel, atunci când sistemele servo funcționează, circuitele lor transmit energie în direcția înainte, iar în direcția inversă transmit informații necesare pentru un control precis.

Principalele caracteristici tehnice ale servomotoarelor sunt dinamica lor, uniformitatea mișcării și eficiența energetică. În ultimii ani s-au folosit din ce în ce mai mult servomotoarele sincrone, care se compară favorabil cu cele asincrone cu o dinamică mai mare, capacitatea de a funcționa mult timp la viteze mici fără răcire forțată și rezistență mai mare la suprasarcini. În același timp, motoarele asincrone utilizate în servomotor au avantajul față de motoarele sincrone de absența completă a pulsației în timpul rotației.

Mulți oameni își pun întrebarea: servo drive - ce este? Designul clasic de servomotor include un motor, un senzor de poziție și un sistem de control cu trei bucle (control de poziție, viteză și curent).

Cuvântul „servo” este de origine latină „servus”, tradus literal ca „sclav”, „ajutor”, „slujitor”.

În industria ingineriei mecanice, dispozitivele au acționat ca componente auxiliare (acționarea de alimentare a unei mașini-unelte, robot etc.). Cu toate acestea, astăzi situația s-a schimbat, iar scopul principal al servomotoarelor constă în implementarea în domeniul servomecanismelor.

Instalarea unui servomotor este justificată în cazurile în care cele convenționale nu reglează suficient precizia de funcționare.

Utilizarea instrumentelor de înaltă calitate este necesară în echipamentele caracterizate printr-un nivel ridicat de performanță.

Acest articol vă va spune despre servomotor, ce este și cum funcționează.

Domeniile de utilizare ale dispozitivului

În lumea modernă, când automatizarea a luat o poziție puternică în toate domeniile ingineriei mecanice, designul tuturor mecanismelor a devenit vizibil unificat. În acest caz, sunt utilizate unități individuale moderne.

Pentru a înțelege ce este un servomotor, ar trebui să cunoașteți domeniul de aplicare al dispozitivului.

Dispozitivele conțin modele de precizie pentru a menține viteza în mașini-unelte cu o precizie ridicată. Sunt montate pe echipamente de foraj, in diverse sisteme de transport si mecanisme auxiliare.

Dispozitivele sunt cele mai utilizate pe scară largă în următoarele domenii:

producție de hârtie și ambalaje;
producerea tablei metalice;
prelucrarea materialelor;
producerea de echipamente de transport;
producerea materialelor de constructii.

Servotransmisii pentru portbagajul masinii

Există multe modele de servo-uri pentru portbagaj de la diferiți producători. Să luăm în considerare funcționalitatea unui astfel de dispozitiv, cum ar fi servomotor pentru portbagaj de la producătorul intern „Avtozebra”. Dispozitivul este conceput pentru mașinile rusești, dar nu numai. De exemplu, poate fi folosit într-o mașină Renault Logan.

Potrivit recenziilor utilizatorilor, acest design este convenabil. Vă permite să deschideți și să închideți portbagajul fără a părăsi mașina.

Dispozitivul este controlat printr-un buton montat în interiorul mașinii sau în interior

Motivul pentru utilizarea pe scară largă a dispozitivului

Motivele pentru utilizarea frecventă a servomotoarelor sunt:

capacitatea de a obține un control caracterizat prin precizie ridicată și funcționare stabilă;
gamă largă de control al vitezei;
nivel ridicat de rezistență la interferență;
dimensiunea și greutatea redusă a dispozitivului.

Principiul de funcționare al servomotorului

Cum funcționează dispozitivul? Un servo, al cărui principiu de funcționare se bazează pe feedback de la unul sau mai multe semnale de sistem, reglează un obiect. Indicatorul de ieșire al dispozitivului este trimis la intrare, unde este comparat cu acțiunea de setare.

Caracteristicile mecanismului

Dispozitivul servomotor are două caracteristici principale:

capacitatea de a crește puterea;
furnizarea de informații de feedback.

Amplificarea este necesară pentru ca energia necesară la ieșire să fie foarte mare (provine dintr-o sursă externă), iar la intrare indicatorul său este nesemnificativ.

Feedback-ul nu este altceva decât o buclă de circuit închis în care semnalele de la intrare și de la ieșire nu sunt potrivite. Acest proces este utilizat pentru management.

Acest lucru duce la următoarea concluzie: în direcția înainte, circuitul servește ca transmițător de energie, iar în direcția inversă, servește ca transmițător de informații necesare pentru precizia controlului.

Alimentare și conectare a conectorilor dispozitivului

Servoacționarea, al cărei principiu de funcționare este aplicabil în configurații controlate radio, are de obicei trei fire:

Semnalizarea. Prin el se transmite impulsul de control. De regulă, firul este vopsit în alb, galben sau roșu.
Hrănitoare. Indicatorul său de alimentare variază de la 4,8 la 6 V. Adesea, acesta este firul roșu.
Împământare. Firul este negru sau maro.

Dimensiunile unităților

După mărime, unitățile sunt împărțite în trei categorii:

microdrive;
modificări standard;
dispozitive mari.

Există servo-uri cu alți indicatori de dimensiune, dar tipurile de mai sus reprezintă 95% din toate dispozitivele.

Principalele caracteristici ale produsului

Funcționarea unui servomotor este caracterizată de doi indicatori principali: viteza de rotație și forța asupra arborelui. Prima valoare servește ca indicator al timpului, care este măsurat în secunde. Forța se măsoară în kg/cm, adică ce nivel de forță dezvoltă mecanismul din centrul de rotație.

În general, acest parametru depinde de scopul principal al dispozitivului și numai apoi de numărul de viteze ale cutiei de viteze și de componentele utilizate în dispozitiv.

După cum sa menționat deja, acum sunt produse mecanisme care funcționează la o tensiune de alimentare de 4,8 până la 6 V. Mai des, acest indicator este de 6 V. Cu toate acestea, nu toate modelele sunt proiectate pentru o gamă largă de tensiuni. Uneori servomotorul funcționează la doar 4,8 V sau doar la 6 V (ultimele configurații sunt extrem de rare).

Modificări analogice și digitale

Acum câțiva ani, toate circuitele servo erau analogice. Acum au apărut modelele digitale. Care este diferența dintre munca lor? Să trecem la informațiile oficiale.

Din raportul Futaba rezultă că în ultimul deceniu, servomotoarele s-au distins prin performanțe tehnice mai bune decât înainte, precum și prin dimensiuni mici, viteze mari de rotație și elemente de torsiune.

Cea mai recentă rundă de dezvoltare este apariția unui dispozitiv digital. Aceste unități au avantaje semnificative chiar și față de motoarele de tip comutator. Deși există unele dezavantaje.

În exterior, dispozitivele analogice și digitale nu se pot distinge. Diferențele sunt înregistrate doar pe plăcile dispozitivelor. În loc de un microcircuit pe unitatea digitală, puteți vedea un microprocesor care analizează semnalul receptorului. El controlează motorul.

Este complet greșit să spunem că modificările analogice și digitale sunt fundamental diferite în funcționare. Pot avea aceleași motoare, mecanisme și potențiometre

Principala diferență este metoda de procesare a semnalului receptorului de intrare și controlul motorului. Ambele servo-uri primesc același semnal radio de putere.

Astfel, devine clar, ce este un servomotor?

Principiul de funcționare al modificării analogice

În modificarea analogică, semnalul primit este comparat cu poziția curentă a servomotorului, iar apoi un semnal de amplificator este trimis la motor, determinând motorul să se miște într-o anumită poziție.Frecvența procesului este de 50 de ori pe secundă. Acesta este timpul minim de răspuns. Dacă înclinați mânerul de pe transmițător, la servomotor vor începe să sosească impulsuri scurte, intervalul dintre care va fi de 20 m/sec. Între impulsuri, motorul nu este alimentat cu nimic, iar influențele externe pot schimba funcționarea dispozitivului în orice direcție. Această perioadă de timp se numește „zona moartă”.

Principiul de funcționare al designului digital

Dispozitivele digitale folosesc un procesor special care funcționează la frecvențe înalte. Procesează semnalul receptorului și trimite impulsuri de control către motor la o frecvență de 300 de ori pe secundă. Deoarece indicatorul de frecvență este mult mai mare, reacția este vizibil mai rapidă și menține mai bine poziția. Acest lucru determină o centrare optimă și un nivel ridicat de torsiune. Dar această metodă necesită multă energie, astfel încât bateria folosită în mișcarea analogică se va consuma mult mai repede în acest design.

Cu toate acestea, toți utilizatorii care au întâlnit cel puțin o dată un model digital spun că diferența acestuia față de un design analogic este atât de semnificativă încât nu l-ar mai folosi niciodată pe acesta din urmă.

Concluzie

Analogicele digitale vor fi alegerea ta dacă ai nevoie de:

nivel inalt ;
numărul minim de „zone moarte”;
nivel de poziționare precis;
răspuns rapid la comenzi;
forță constantă asupra arborelui la întoarcere;
nivel ridicat de putere.

Acum știi ce este un servo și cum să-l folosești.

Servoacționare (acționare urmatoare)- unitatea controlată prin feedback negativ, permițând controlul precis al parametrilor de mișcare.
Un servomotor este orice tip de acţionare mecanică (dispozitiv, element de lucru) care conţine un senzor (poziţie, viteză, forţă etc.) şi o unitate de comandă (circuit electronic sau sistem de tije mecanice), care menţine automat parametrii necesari pe senzorul (și, respectiv, pe dispozitiv) în funcție de o valoare externă dată (poziția butonului de control sau valoarea numerică de la alte sisteme).
Material de pe Wikipedia - enciclopedia liberă

Un servomotor este un sistem de antrenare care, pe o gamă largă de control al vitezei, permite procese dinamice, de înaltă precizie și asigură o bună repetabilitate. Acesta este un sistem conceput pentru a calcula cuplul, viteza și poziția cu precizie și dinamică specificate. Clasic servo constă dintr-un motor, un senzor de poziţie şi un sistem de control cu trei bucle de control (poziţie, viteză şi curent).

Cuvântul „servo” provine din cuvântul latin „servus”, care se traduce prin slujitor, sclav, ajutor. În industriile de inginerie, acestea au fost în principal acționări auxiliare (acționări de alimentare în mașini-unelte, acționări de robot etc.). Cu toate acestea, astăzi situația s-a schimbat; acum, unitățile principale sunt implementate și folosind tehnologia servo.

În prezent, servo-uri sunt utilizate acolo unde precizia de control a convertoarelor de frecvență industriale generale convenționale este insuficientă. Aplicație de înaltă calitate servo-uri necesar în echipamentele performante unde performanța este criteriul principal. Servoacționări Sunt echipate sisteme de precizie pentru menținerea vitezei și poziționării roboților industriali și a mașinilor-unelte de înaltă precizie. Servoacționări sunt instalate și pe mașini de găurit în coordonate, pe diverse sisteme de transport tehnologice, pe diverse mecanisme auxiliare etc. În antrenările de avans ale mașinilor CNC moderne care asigură deplasarea părților de lucru ale mașinii, astăzi se folosesc în principal motoare pas cu pas, sau servo-uri.

universal servo

universal servo caracterizat printr-un set bogat de funcții, capacitatea de a controla servomotoare de diferite tipuri (atât sincrone, cât și asincrone), capacitatea de a lucra cu diverși senzori de feedback, precum și prezența unui număr de opțiuni și extensii. Luați în considerare universalul Servo folosind exemplul KEB F5-Multi (Germania) și Control Techniques Unidrive SP. (Anglia)

Servo bazat pe KEB F5-Multi

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

Controler de antrenare electric cu buclă de feedback pentru motoarele sincrone și asincrone. Special concepute pentru funcționarea în buclă închisă, sunt posibile diverse opțiuni de feedback cu:

rezolutor

codificator

Senzor de poziție Sin-Cos

senzor de poziție absolută

EnDat, Hiperface sau tahogenerator

Principalele caracteristici și caracteristici:

gamă largă de putere

tensiune de alimentare 220 sau 380 V

Este posibilă alimentarea DC

controlul motorului fără senzori

intrări/ieșiri analogice și digitale izolate galvanic

ieșiri programabile cu relee și tranzistori

Este posibil să se implementeze conceptul de control descentralizat al sistemului de acționare datorită prezenței:

reglarea vitezei de rotație și a cuplului

controlul poziționării

moduri de rotație coordonate

Comutatoare cu came

Cam disc electronic

Poziționare cu o singură axă

Poziţionarea mesei rotative

Toate unitățile acceptă interfețele seriale Profibus, CAN, Sercos, InterBus, DeviceNet, Modbus, Ethernet, Ethercat, Powerlink, Profinet și KEB-HSP5 / DIN 66019-II.

Executive și speciale Servo

Servo executive funcționează sub controlul unui controler de mișcare, are un set limitat de funcții și setări și este ușor de operat. Drept urmare, servo-ul executiv este mai economic. Să ne gândim la executiv servomotoare folosind exemplul sincronului servomotoare Mecapion.

actuator Mecapion

Sincron Servoacționări Mecapion (ex. Metronix) este un produs de bază pentru soluții de sistem în domeniul automatizării industriale, care este familiar de multă vreme consumatorilor ruși.

Caracteristici cheie servomotoare Metronix

interval de putere de la 0,03 la 11 kW

un kit de recuperare încorporat care vă permite să returnați energie în rețea și o cheie de resetare a energiei încorporată în timpul frânării dinamice

modul de testare de funcționare a convertoarelor de frecvență

funcțiile de eliminare a vibrațiilor atunci când motorul se rotește și se oprește fac posibilă eliminarea funcționării convertizorului de frecvență în modul oscilator atât în timpul instalării, cât și în timpul funcționării

posibilitatea de a folosi atât senzori de poziţie incrementali relativi cât şi absoluti

selectarea modului de funcționare a sistemului de control - controlul vitezei sau al cuplului

prezența unui pachet software extins vă permite să schimbați ușor și rapid funcțiile convertizorului de frecvență și să rezolvați diverse probleme tehnice pe baza acestuia (inclusiv implementarea controlului unităților de alimentare)

Prezența motoarelor cu arbore tubular în linia de produse Metronix face posibilă excluderea unui dispozitiv intermediar - un cuplaj - din diagrama cinematică

ieșirile programabile vă permit să construiți sisteme cu un grad ridicat de protecție împotriva diverselor situații de urgență și cu conținut maxim de informații pentru operator

Seria VS este una standard industrială generală care implementează controlul vitezei, cuplului (±10 V) și poziției (pas/dir).

Convertizoarele de frecvență din seria VS pot funcționa în următoarele moduri:

controlul poziției folosind un controler extern care setează o secvență de impulsuri.

controlul vitezei prin intrare analogică sau intrări discrete.

controlul cuplului prin intrare analogică în modul de limitare maximă a cuplului.

controlul vitezei/poziției.

controlul vitezei/cuplului.

controlul poziţiei/cuplului.

Seria specială VP este concepută pentru a îndeplini sarcini speciale:

poziționare liniară în coordonate cu capacitatea de a selecta până la 64 de poziții prin șase intrări discrete (VP1), aplicația tipică oferă o mișcare liniară în sistemele cu transmisie cu șurub cu bile

poziționare unghiulară cu până la 32 de poziții selectabile prin cinci intrări digitale (VP2), aplicațiile tipice sunt mese rotative, linii transportoare rotative, schimbătoare automate de scule etc.

poziționare prin tragere de alimentare (VP3), aplicație tipică - mașini de ambalare, tot felul de dispozitive de alimentare cu poziționare atât printr-un semnal de la codificatorul de pe arborele motorului, cât și prin marcajul unui senzor extern discret

poziționare programabilă pas cu pas cu posibilitatea de a selecta până la 8 programe folosind trei intrări discrete (VP5), fiecare program poate avea până la 100 de pași (poziții) stocate în memoria convertizorului de frecvență

Pentru comunicarea între convertorul de frecvență VS și un computer personal (industrial), se folosește un port COM încorporat; dacă este necesar, convertoarele de frecvență pot fi combinate într-o rețea printr-un convertor RS232/RS485

Integrat Servo

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

Principala trăsătură distinctivă, precum și avantajul copleșitor, a integratului servomotor este carcasa motorului, controlerului, senzorului de feedback și convertorului de frecvență într-o singură carcasă. Acest lucru minimizează operațiunile de instalare, simplifică conectarea și configurarea, reduce timpul de depanare, economisește semnificativ spațiu și are, de asemenea, un efect pozitiv asupra costurilor. servomotor.

Stepper-urile integrate interne s-au dovedit deja excelente pe piața rusă și s-au dovedit servomotoare SPS.

control continuu (vector) bazat pe un algoritm adaptat pentru motoarele pas cu pas

performanță dinamică ridicată datorită utilizării buclelor de control de curent închise în înfășurările motorului

utilizarea buclelor de viteză închise

vibrații reduse datorită forței reglabile dinamic

design atent și instalare ușoară

dimensiuni compacte și greutate redusă

Moduri de operare servomotor SPS

Dinamic - semnalul de control de la controlerul de nivel superior este transmis printr-o interfață digitală în timp real. Modul dinamic este utilizat în sistemele care necesită controlul conturului (de exemplu, în manipulatoarele cu cinematică complexă și tabele de coordonate pentru o poziționare precisă).

Analogic - control al vitezei cu un semnal de ± 10 V. Acest mod permite ca unitatea să fie utilizată pentru modernizarea echipamentelor cu sisteme de control analogice sau pentru control manual (de exemplu, folosind un volan).

Ciclic - executarea operațiilor ciclice programate de controlerul de nivel superior și stocate în memoria unității. În unele cazuri, acest lucru face posibilă excluderea unui controler extern de nivel superior sau a unui sistem de control. Modul ciclic este utilizat, de exemplu, pe benzi transportoare și în operațiuni simple de asamblare.

Rețea - acest mod permite utilizatorului să construiască sisteme servo distribuite bazate pe interfața digitală CAN, să implementeze mișcarea sincronă sau secvențială a mai multor axe. În acest caz, este, de asemenea, posibil să se utilizeze modul „master-slave”, în care sistemul de antrenare funcționează ca un repetor al poziției arborelui principal.

Servo-urile și mecanismele sunt echipate cu un senzor care monitorizează un parametru specific, cum ar fi forța, poziția sau viteza, precum și o unitate de control sub forma unui dispozitiv electronic. Sarcina acestui dispozitiv este de a menține automat parametrii necesari în timpul funcționării dispozitivului, în funcție de tipul de semnal de intrare de la senzor la anumite perioade de timp.

Proiectare și exploatare

Un servomotor diferă de un motor electric convențional prin faptul că este posibil să setați poziția exactă a arborelui în grade. Servomotorizările sunt orice unități mecanice care includ un senzor pentru un anumit parametru și o unitate de control care este capabilă să mențină automat parametrii necesari corespunzători anumitor valori externe.

1 — Angrenaje reductoare
2 - Arborele de iesire
3 - Rulment
4 - Bucșă inferioară
5 - Potențiometru
6 - Placa de control
7 — Șurub de carcasă
8 - Motor DC
9 – Angrenaj motor electric

Pentru a transforma energia electrică în mișcare mecanică, este necesar. Unitatea este o cutie de viteze cu un motor electric. Este necesară o cutie de viteze pentru a reduce viteza motorului, deoarece viteza este prea mare pentru aplicație. Cutia de viteze este formată dintr-o carcasă în care există arbori cu roți dințate capabile să transforme și să transmită cuplul.

Prin pornirea și oprirea motorului electric, arborele de ieșire al cutiei de viteze, care este conectat la angrenajul servo, poate fi antrenat. Un dispozitiv sau un mecanism care trebuie controlat poate fi atașat la arbore. În plus, pentru a controla poziția arborelui, este necesar un senzor de feedback. Acest senzor poate converti unghiul de rotație înapoi într-un semnal de curent electric.

Acest senzor se numește codificator. Un potențiometru poate fi folosit ca codificator. Dacă glisorul potențiometrului este rotit, rezistența acestuia se va modifica. Valoarea acestei rezistențe este direct proporțională cu unghiul de rotație al potențiometrului. Astfel, este posibil să se realizeze o anumită poziție a mecanismului.

Pe lângă potențiometrul, cutia de viteze și motorul electric menționate mai sus, servomotoarele sunt echipate cu o placă electronică care procesează semnalul de intrare al valorii parametrului extern de la potențiometru, îl compară și, în conformitate cu rezultatul comparației, pornește sau opreste motorul electric. Cu alte cuvinte, această umplere electronică este responsabilă pentru susținerea feedback-ului negativ.

Servoacționarea este conectată prin trei conductori, dintre care doi furnizează energie motorului electric, iar al treilea conductor primește un semnal de control, care este utilizat pentru a seta poziția arborelui motorului.

Pe lângă motorul electric, un alt mecanism poate juca și rolul unui antrenament, de exemplu un cilindru pneumatic cu tijă. Senzorii de rotație unghiulară sunt utilizați și ca senzori de feedback sau . Unitatea de control este un servoamplificator, un invertor individual. Poate conține și un senzor de semnal de control.

Dacă este necesar să se creeze o frânare sau o accelerare lină pentru a preveni sarcinile dinamice excesive asupra motorului, se folosesc circuite de control mai complexe de microcontroler care pot controla poziția elementului de lucru mult mai precis. Dispozitivul de unitate pentru setarea poziției capetelor în hard disk-urile computerului este proiectat într-un mod similar.

Tipuri de servo

Dacă este necesar să creați controlul mai multor grupuri de servomotor, utilizați controlere CNC, care sunt asamblate în diagrame programabil controlori logici. Astfel de servo-uri sunt capabile să ofere un cuplu de 50 N*m, cu o putere de până la 15 kilowați.

Sincron sunt capabili să seteze viteza de rotație a motorului electric cu mare precizie, precum și accelerația și unghiul de rotație. Tipurile de unități sincrone pot atinge rapid viteza nominală.

Asincron capabil să mențină viteza cu precizie chiar și la viteze foarte mici.

Unitățile servo sunt împărțite în mod fundamental în electromecanice Și electrohidromecanice . Acționările electromecanice constau dintr-o cutie de viteze și un motor electric. Dar performanța lor este mult mai lentă. În acționările electrohidromecanice, mișcarea este creată de mișcarea unui piston într-un cilindru, în urma căreia viteza este la un nivel foarte ridicat.

Caracteristicile servomotor

Să luăm în considerare principalii parametri care caracterizează servomotoarele:

Forța arborelui. Acest parametru este cuplul. Acesta este cel mai important parametru al servomotorului. Fișa de date indică cel mai adesea mai multe valori de cuplu pentru diferite valori de tensiune.
Viteza de întoarcere este, de asemenea, o caracteristică importantă. Este indicat în termeni de timp echivalent necesar pentru a schimba poziția arborelui de ieșire a actuatorului cu 60 de grade. Acest parametru poate fi specificat și pentru mai multe valori de tensiune.
Tip servo poate fi analog sau digital.
Nutriție . Partea principală a servomotoarelor funcționează la o tensiune de 4,8-7,2 volți. Alimentarea este cel mai adesea prin trei conductori: alb – semnal de control, roșu – tensiune de funcționare, negru – fir comun.
Unghiul de rotație - acesta este cel mai mare unghi prin care arborele de iesire se poate roti. Cel mai adesea, acest parametru este de 180 sau 360 de grade.
Rotire constantă . Dacă este necesar, un servo convențional poate fi echipat ulterior pentru rotație continuă.
Material de fabricatie Cutiile de viteze servo pot fi de diferite tipuri: carbon, metal, plastic sau o combinație. Angrenajele din plastic nu pot rezista la șocuri, dar au o rezistență ridicată la uzură. Angrenajele din carbon sunt mult mai puternice decât cele din plastic, dar sunt mai scumpe. Angrenajele metalice pot rezista la sarcini și căderi semnificative, dar au o rezistență scăzută la uzură. Arborele de ieșire al cutiei de viteze este instalat diferit pe diferite modele: pe bucșe culisante sau pe rulmenți cu bile.

Avantaje

Ușurința și simplitatea instalării structurii.
Fiabilitatea și fiabilitatea, care sunt importante pentru dispozitivele critice.
Nu creează zgomot în timpul funcționării.
Precizia și mișcarea lină se realizează chiar și la viteze mici. În funcție de sarcina la îndemână, rezoluția poate fi ajustată de către angajat.

Defecte

Greu de configurat.
Cost crescut.

Aplicație

Unitățile servo sunt utilizate în prezent destul de larg. De exemplu, ele sunt utilizate în diverse instrumente de precizie, roboți industriali, mașini de producție a plăcilor de circuit imprimat, mașini controlate de computer, diferite supape și supape cu poartă.

Unitățile de mare viteză au devenit cele mai populare în modelarea aeronavelor. Servomotoarele au avantajul unui consum eficient de energie electrică, precum și al unei mișcări uniforme.

La începutul apariției servomotoarelor s-au folosit motoare tripolare cu comutator cu înfășurări pe rotor și magneți permanenți pe stator. În plus, designul motorului a inclus o unitate cu un comutator și perii. În plus, odată cu progresul tehnologic, numărul de înfășurări ale motorului a crescut la cinci, iar cuplul de rotație a crescut, precum și viteza de accelerație.

Următoarea etapă în dezvoltarea servomotoarelor a fost amplasarea înfășurărilor în afara magneților. Acest lucru a redus masa rotorului și a redus timpul de accelerație. În același timp, costul motorului a crescut. Ca urmare a proiectării ulterioare a servomotoarelor, s-a decis să se renunțe la prezența unui comutator în proiectarea motorului. Au început să fie folosite motoare cu rotoare cu magnet permanenți. Motorul a devenit fără perii, eficiența lui a crescut datorită creșterii cuplului, vitezei și accelerației.

Recent, servomotoarele alimentate de un controler programabil (Arduino) au devenit cele mai populare. Ca urmare, s-au deschis oportunități mari pentru proiectarea de mașini-unelte de precizie, robotică și fabricarea aeronavelor (quadcoptere).

Deoarece acționările cu motoare fără comutatoare au caracteristici funcționale ridicate, control precis și eficiență crescută, acestea sunt adesea folosite în echipamente industriale, aparate electrocasnice (aspiratoare puternice cu filtre) și chiar și în jucăriile pentru copii.

Servoacționare de încălzire

În comparație cu reglarea mecanică a sistemului de încălzire, servomotorizările electrice sunt cele mai avansate și progresive dispozitive tehnice care asigură menținerea parametrilor de încălzire a încăperii.

1 - Alimentare
2 - Termostate de cameră
3 - Bloc de comutare
4 - Servomotoare
5 - Colector de alimentare
6 - Bypass
7 — Pardoseală încălzită cu apă
8 - Colector de retur
9 — Senzor de temperatură a apei
10 - Pompă circulară
11 - Supapă cu bilă
12 — Supapă de control
13 - Supapă termostatică cu două căi

Sistemul de încălzire funcționează împreună cu un termostat montat pe perete. Un robinet acţionat electric este montat pe conducta de alimentare cu lichid de răcire, în faţa colectorului de pardoseală cu apă caldă. Apoi, conectați sursa de alimentare de 220 de volți și setați termostatul pentru modul de funcționare.

Sistemul de control este echipat cu doi senzori. Unul dintre ele este situat în podea, celălalt în cameră. Senzorii transmit semnale către un termostat care controlează un servomotor care este conectat la robinet. Puteți crește precizia ajustării instalând un dispozitiv suplimentar în afara camerei, deoarece condițiile climatice se schimbă în mod constant și afectează temperatura din cameră.

Servomotorul este conectat mecanic la supapă pentru a-l controla. Supapele pot fi cu două sau trei căi. O supapă cu două căi poate modifica temperatura apei din sistem. Supapa cu trei căi este capabilă să mențină constantă temperatura, dar modifică consumul de apă caldă care este furnizată circuitelor. Dispozitivul cu supapă cu trei căi are două prize de apă caldă (conducte de alimentare) și o ieșire de apă de retur prin care este furnizată apa amestecată la o temperatură predeterminată.

Amestecarea apei are loc folosind o supapă. În același timp, se reglează alimentarea cu lichid de răcire a colectoarelor. Când o intrare se deschide, cealaltă începe să se închidă, iar debitul de apă la ieșire nu se modifică.

Servo de portbagaj

În prezent, mașinile moderne sunt cel mai adesea produse cu o funcție de deschidere automată a portbagajului. În acest scop, este utilizat designul servomotor pe care am discutat. Producătorii de automobile folosesc două metode pentru a echipa un vehicul cu această caracteristică.

Desigur, acționarea pneumatică a portbagajului este mai fiabilă, dar costul său este destul de mare, așa că o astfel de acționare nu a fost folosită în mașini.

Acționarea electrică este disponibilă cu diferite metode de control:

Mânerul este pe capacul portbagajului.
Buton de pe panoul ușii șoferului.
Din panoul de alarmă.

Deschiderea manuală a portbagajului nu este întotdeauna convenabilă. De exemplu, iarna castelul tinde să înghețe. Servoacționarea îndeplinește în plus funcția de a proteja mașina de intrarea neautorizată, deoarece este combinată cu dispozitivul de blocare.

Astfel de unități de portbagaj sunt utilizate pe unele mașini importate, cu toate acestea, este posibil să se instaleze un astfel de mecanism pe mașinile autohtone, dacă se dorește.

Există unități de portbagaj cu plăci magnetice, dar nu și-au găsit aplicație deoarece designul lor este destul de complex.

Cele mai accesibile sunt servo-urile de portbagaj, care doar se deschid. Funcția de închidere nu este disponibilă pentru ei. De asemenea, puteți alege un model de acționare care are un mecanism inerțial. Joacă rolul de blocare atunci când apare un obstacol când trunchiul se mișcă.

Modelele scumpe de servomotor includ un mecanism pentru ridicarea și coborârea portbagajului, un mecanism de blocare mai apropiat, senzori și un controler. De obicei, sunt instalate pe mașini din fabrică, dar modelele simple pot fi instalate independent.

Dacă destul de recent motoarele electrice sincrone au fost utilizate numai în acționările electrice de mare putere (în multe cărți, puterea fezabilă din punct de vedere economic este numită putere de 100 kW și mai mult), în absența necesității de a regla viteza de rotație și în funcționarea pe termen lung , acum aceste axiome aparent de nezdruncinat se prăbușesc ca un castel de cărți.

În zilele noastre, motoarele sincrone moderne ca parte a servomotorizărilor pot fi utilizate cu succes în absolut toate domeniile. Și s-ar putea dovedi că, la fel cum acționarea electrică asincronă controlată de frecvență din mașinile-unelte moderne a înlocuit aproape complet motoarele cu curent continuu din domeniile lor tradiționale de aplicare într-un timp foarte scurt, la fel și servomotor sincron ar putea deveni în viitorul apropiat un înlocuitor eficient pentru motoarele electrice asincrone care ne sunt deja destul de familiare, lucrând împreună cu convertoarele de frecvență. Există toate premisele pentru aceasta. Singurul lucru care împiedică în prezent marșul triumfal al servo-urilor sincrone este prețul lor.

Să vedem de ce servo-urile moderne care folosesc motoare electrice sincrone sunt atât de atractive.

Ce este un servomotor

Un servomotor este un sistem de antrenare care, pe o gamă largă de control al vitezei, permite procese dinamice, de înaltă precizie și asigură o bună repetabilitate. Acesta este un sistem conceput pentru a calcula cuplul, viteza și poziția cu precizie și dinamică specificate. Un servomotor clasic constă dintr-un motor, un senzor de poziție și un sistem de control cu trei bucle de control (poziție, viteză și curent).

Unde este folosit servomotor?

În prezent, servomotorizările sunt utilizate acolo unde precizia de control a convertoarelor de frecvență industriale convenționale este insuficientă. Utilizarea servomotoarelor de înaltă calitate este necesară în echipamentele de înaltă performanță unde productivitatea este principalul criteriu. Servomotorizările sunt echipate cu sisteme de precizie pentru menținerea vitezei și poziționării roboților industriali și a mașinilor-unelte de înaltă precizie. Servoacționările sunt instalate și pe mașini de găurit în coordonate, pe diverse sisteme de transport tehnologice, pe diferite mecanisme auxiliare etc. În antrenările de alimentare ale mașinilor moderne CNC care asigură mișcarea părților de lucru ale mașinii, astăzi motoarele pas cu pas sau servomotoarele sunt în principal folosit.

Avantajele unui servomotor:

1. Mișcări fine și precise sunt disponibile chiar și la viteze mici; rezoluția poate fi selectată de utilizator în funcție de sarcina la îndemână
2. Funcționare silențioasă
3. Fiabilitate și fiabilitate și, prin urmare, capacitatea de a-l utiliza în dispozitive critice care nu tolerează defecțiunile.
4. Ușurința instalării structurii.

Dezavantajele servomotor:

1. Cost ridicat
2. Complexitatea setării, care uneori face ca utilizarea unui servomotor să fie nerezonabilă.

Adică, servomotorizările bazate pe un motor electric sincron (servomotor), în prezent, sunt cele mai potrivite pentru utilizare acolo unde este necesară o unitate cu precizie ridicată și viteză maximă mare. Motorul unei astfel de unități are un senzor de poziție a arborelui încorporat, semnalul de la care este furnizat servoamplificatorului, iar acest lucru crește semnificativ precizia și dinamica servomotorului. Pentru a crea unul sau mai multe sisteme de poziționare de coordonate, se folosește un controler de poziționare special.

Servomotoare sincrone- sunt motoare electrice sincrone trifazate cu excitație de la magneți permanenți și un senzor de poziție a rotorului. O trăsătură distinctivă a servomotoarelor sincrone este puterea lor mare de ieșire la orice viteză, combinată cu dimensiunea lor mică. Principalul lor avantaj este momentul de inerție foarte scăzut al rotorului în raport cu cuplul. Acest lucru permite o performanță foarte ridicată. Este posibilă accelerarea până la turația nominală în zeci de milisecunde și inversarea de la turația maximă într-o singură rotație a arborelui motorului.

Proiectarea și principiul de funcționare a motoarelor electrice sincrone cu senzor de poziție a rotorului sunt foarte bine discutate în articolul doctorului în științe tehnice. V. Ponkratova „Acționare electrică cu supapă: de la o mașină de spălat la o mașină de tăiat metal și o locomotivă electrică” („Componente electronice”, #2 2007).

Servomotoare poate varia ca formă, dimensiune și design - de la motoare rotative mari, cu acționare directă, cu viteză mică, cu cuplu mare, până la dispozitive compacte cu un rotor cu inerție redusă, care oferă accelerație și frânare optime, motoare fără cadru, motoare liniare care creează forță mare de tracțiune la un nivel enorm. accelerații și viteze.

Servomotoarele moderne de înaltă calitate sunt produse de un număr mare de producători din străinătate. De fapt, fiecare companie care produce convertoare de frecvență are în catalog o serie de modele de servomotor și servomotoare pentru acestea. Cele mai populare modele de servomotoare sincrone sunt produse de germanul LENZE (unul dintre liderii europeni în tehnologia de acționare și sisteme complete de control), Siemens, OMRON, Mitsubishi Electric, DELTA ELECTRONIСS, etc. Companii precum Fagor Automation sunt specializate în producția de modele originale de servomotor, Sew-Eurodrive, Rockwell Automation, Emerson Control Techniques, Baldor Electric și multe altele.

Servomotorul este controlat folosind o unitate specială care primește semnale de la un senzor de feedback încorporat în servomotor. Unitatea de control are de obicei multe opțiuni de funcționare de pe un PC, interfețele încorporate permit utilizarea acesteia în industrie. Numeroase setări și detalii de operare sunt de obicei încărcate în unitate prin intermediul unui computer. În plus, este posibilă operarea și controlul autonom fără computer.

Un exemplu concret: familia de servomotor „Position Servo” de la Lenze este construită pe un principiu all-in-one. De la controlul simplu al cuplului până la capacitățile controlerului PLC încorporat. Sunt posibile diferite moduri de control: cuplu, viteză de rotație, master-slave cu cutie de viteze electronică. Capacitate de suprasarcină – 300% din curentul nominal timp de 2 secunde. Schimbul de date de mare viteză se realizează prin interfețe Ethernet sau CANopen, senzorii de feedback sunt un encoder sau un resolver. Servomotor de poziție sunt foarte compacte - unitatea de 12 A are dimensiuni totale de numai 115 mm x 190 mm x 190 mm. Pentru preț - un servomotor cu un motor cu supapă sincronă de 3460 W, 3000 rpm. (max. 5000 rpm), gradul de protecție IP65 costă 2300 de ruble.