Što je servo, servo upravljanje

Servo pogon je pogon čija se precizna kontrola provodi putem negativne povratne sprege i na taj način omogućuje postizanje potrebnih parametara kretanja radnog tijela.

Mehanizmi ovog tipa imaju senzor koji prati određeni parametar, primjerice brzinu, položaj ili silu, kao i upravljačku jedinicu (mehaničke šipke ili elektronički sklop) čija je zadaća automatsko održavanje traženog parametra tijekom rada uređaja. , ovisno o signalu sa senzora u bilo kojem trenutku.

Početna vrijednost radnog parametra postavlja se pomoću upravljačke jedinice, na primjer gumb potenciometra ili korištenjem drugog vanjskog sustava gdje se upisuje brojčana vrijednost. Dakle, servo pogon automatski obavlja dodijeljeni zadatak — oslanjajući se na signal sa senzora, precizno prilagođava postavljeni parametar i održava ga stabilnim na pogonu.

Mnoga pojačala i regulatori s negativnom povratnom spregom mogu se nazvati servosima.Na primjer, servo pogoni uključuju kočenje i upravljanje u automobilima, gdje ručno upravljano pojačalo nužno ima negativnu povratnu informaciju o položaju.

Glavne komponente servo uređaja:

• Pogonska jedinica;

• Senzor;

• Kontrolna jedinica;

• Konverter.

Na primjer, kao pogon može se koristiti pneumatski cilindar s šipkom ili elektromotor s mjenjačem. Senzor povratne sprege može biti koder (senzor kuta) ili primjerice Hallov senzor… Upravljačka jedinica — pojedinačni pretvarač, pretvarač frekvencije, servo pojačalo (engleski Servodrive). Upravljački uređaj može odmah uključiti senzor upravljačkog signala (pretvornik, ulaz, senzor udara).

U svom najjednostavnijem obliku, upravljačka jedinica za električni servo pogon temelji se na krugu za usporedbu vrijednosti postavljenih signala i signala koji dolazi iz senzora povratne sprege, zbog čega se dovodi napon odgovarajućeg polariteta. na elektromotor.

Ako je potrebno glatko ubrzanje ili glatko usporavanje kako bi se izbjegla dinamička preopterećenja elektromotora, tada se primjenjuju složenije upravljačke sheme temeljene na mikroprocesorima, koje mogu preciznije pozicionirati radno tijelo. Tako je, na primjer, uređen uređaj za pozicioniranje glava u tvrdim diskovima.

Precizno upravljanje grupama ili pojedinačnim servo pogonima postiže se korištenjem CNC kontrolera, koji se usput mogu graditi na programabilnim logičkim kontrolerima. Servo pogoni temeljeni na takvim regulatorima postižu snagu od 15 kW i mogu razviti okretni moment do 50 Nm.

Rotacijski servo pogoni su sinkroni, s mogućnošću iznimno precizne prilagodbe brzine vrtnje, kuta zakreta i ubrzanja, te asinkroni, gdje se brzina održava vrlo precizno i ​​pri ekstremno malim brzinama.

Sinkroni servo motori mogu vrlo brzo ubrzati do nazivne brzine. Kružni i ravni linearni servo motori također su uobičajeni, omogućujući ubrzanja do 70 m/s².

Općenito, servo uređaji se dijele na elektrohidromehaničke i elektromehaničke. U prvom, kretanje generira sustav klip-cilindar i odziv je vrlo visok.U drugom se jednostavno koristi električni motor s mjenjačem, ali je učinak za red veličine niži.

Opseg primjene servo pogona danas je vrlo širok, zbog mogućnosti izuzetno preciznog pozicioniranja radnog tijela.

Tu su mehaničke brave, ventili i radna tijela raznih alata i alatnih strojeva, posebice s CNC-om, uključujući automate za tvorničku proizvodnju tiskanih ploča te razne industrijske robote i mnoge druge precizne alate. Servo motori velike brzine vrlo su popularni kod modela zrakoplova. Posebno se servo motori odlikuju svojom karakterističnom ujednačenošću gibanja i učinkovitošću u pogledu potrošnje energije.

Tropolni komutatorski motori izvorno su korišteni kao pogoni za servo motore, gdje je rotor sadržavao namote, a stator sadržavao stalne magnete. Imao je i kolektorsku četku. Kasnije se broj zavojnica povećao na pet, a moment je postao veći, a ubrzanje sve brže.

Sljedeća faza poboljšanja - namoti su postavljeni izvan magneta, tako da je težina rotora smanjena, a vrijeme ubrzanja smanjeno, ali trošak je porastao. Kao rezultat toga, poduzet je ključni korak poboljšanja - napustili su razdjelnik (osobito su motori s rotorom s trajnim magnetima postali široko rasprostranjeni) i pokazalo se da je motor bez četkica, čak i učinkovitiji, jer su ubrzanje, brzina i okretni moment sada bili još veći.

Servo motori postali su vrlo popularni posljednjih godina. Upravlja Arduinom, što otvara široke mogućnosti kako za amatersko zrakoplovstvo tako i za robotiku (quadcopters, itd.), kao i za stvaranje preciznih strojeva za rezanje metala.

Uglavnom, konvencionalni servo motori koriste tri žice za rad. Jedan od njih je za napajanje, drugi je signal, treći je zajednički. Na signalnu žicu dovodi se upravljački signal, prema kojem je potrebno podesiti položaj izlazne osovine. Položaj osovine je određen krugom potenciometra.

Regulator preko otpora i vrijednosti upravljačkog signala određuje u kojem smjeru se treba okrenuti da bi osovina došla u željeni položaj. Što je veći napon uklonjen s potenciometra, to je veći okretni moment.

Zahvaljujući njihovoj visokoj energetskoj učinkovitosti, mogućnostima preciznog upravljanja i izvrsnim performansama, servo pogoni temeljeni na motorima bez četkica sve se više nalaze u igračkama, kućanskim aparatima (teški usisavači s HEPA filterima) i industrijskoj opremi.