Servo Motor: Definisie, Werkprinsipe, en Toepassings

Servomotor: Definisie, Werkprinsipe en Toepassings

Kernbegrippe:

Definisie van Servomotor: 'n Servomotor word gedefinieer as 'n elektriese motor wat presiese beheer van hoekige of lineêre posisie, spoed en koppel verskaf deur gebruik te maak van 'n terugvoerlusstelsel.

Beheerstelsels: Die servomotor maak gebruik van gevorderde beheerstelsels soos PID en vaaglogika om beweging volgens inset- en terugvoersignale aan te pas vir optimale prestasie.

Tipes Motors: Verskillende tipes sluit in AC- en DC-servomotors, met subtypes soos gesinkroniseerde, asinkrone, geborstelde en ongeborstelde, elk aangepas vir spesifieke toepassings.

Terugvoermechanisme: Effektiewe gebruik van sensore soos potensiometers en enkoders help by presiese monitering en aanpassing van motorposisies, spoede of koppels.

Insigte oor Toepassings: Servomotors is noodsaaklik in hoogpresisievelde soos robotica, CNC-toerusting, en outomatiese vervaardiging vir hul vermoë om komplekse bewegings en take te hanteer.

'n Servomotor word gedefinieer as 'n elektriese motor wat presiese beheer van hoekige of lineêre posisie, spoed en koppel toelaat. Dit bestaan uit 'n geskikte motor gekoppel aan 'n sensor vir posisie-terugvoer en 'n beheerder wat die motor se beweging aanpas volgens 'n gewenste ingestelde punt.

Servomotors is essensieel in industrieë soos robotica, CNC-toerusting, en outomatiese vervaardiging weens hul presisie, vinnige reaksie en vloeiende beweging.

In hierdie artikel sal ons die basiese teorie van servomotors, hoe hulle werk, hoe hulle beheer word, en watter algemene toepassings hulle het, verduidelik.

Wat is 'n Servomotor?

Inleiding tot Servomotors: 'n Servomotor is 'n elektriese motor wat sy posisie, spoed, of koppel aanpas as reaksie op beheerdersinsette.

Die term "servo" kom van die Latynse woord "servus", wat bediener of slaaf beteken. Dit weerspieël die historiese gebruik van servomotors as bystandrywers wat die hoofdrijstelsel ondersteun.

Maar moderne servomotors is in staat om hoë prestasie en presisie as hoofdrijstelsels in verskeie toepassings te lewer.

'n Servomotor bestaan uit drie hoofkomponente:

'n Motor: Dit kan 'n DC-motor of 'n AC-motor wees, afhangende van die stroombron en die toepassingsvereistes. Die motor verskaf die meganiese krag om die uitgangsas te roteer of te beweeg.

'n Sensor: Dit kan 'n potensiometer, 'n enkoder, 'n resolver, of 'n ander toestel wees wat die posisie, spoed, of koppel van die uitgangsas meet en terugvoersignale na die beheerder stuur.

'n Beheerder: Dit kan 'n analoog- of digitale skakeling wees wat die terugvoersignale van die sensor vergelyk met die gewenste ingestelde signale van 'n eksterne bron (soos 'n rekenaar of 'n joystik) en beheersignale genereer om die motor se spanning of stroom dienovereenkomstig aan te pas.

Die beheerder maak gebruik van 'n geslote lus-terugvoersisteem, wat die motor se beweging aanpas om dit na rige akkuraatheid met die gewenste ingestelde punt te laat ooreenstem.

Die beheerder kan ook verskeie beheeralgoritmes implementeer, soos proporsioneel-integrale-afgeleide (PID)-beheer, vaaglogika-beheer, aanpasbare beheer, ens., om die prestasie van die servomotor te optimaliseer.

Hoe werk 'n Servomotor?

Die basiese werkprinsipe van 'n servomotor behels dat die beheerder twee tipes insetsignale ontvang:

'n Ingestelde signaal: Dit is 'n analoog- of digitale signaal wat die gewenste posisie, spoed, of koppel van die uitgangsas verteenwoordig.

'n Terugvoersignaal: Dit is 'n analoog- of digitale signaal wat die werkelike posisie, spoed, of koppel van die uitgangsas meet, gemeten deur die sensor.

Die beheerder vergelyk hierdie twee signalen en bereken 'n foute-signaal wat die verskil tussen hulle verteenwoordig.

Die foute-signaal word dan verwerk deur 'n beheeralgoritme (soos PID) wat 'n beheersignaal genereer wat bepaal hoeveel spanning of stroom na die motor toe moet word aangebring.

Die beheersignaal word na 'n kragversterker (soos 'n H-brug) gestuur wat dit omskep in 'n gepaste spanning- of stroomvlak vir die aandrywing van die motor.

Die motor roteer of beweeg dan volgens die beheersignaal en verander sy posisie, spoed, of koppel, en stuur 'n nuwe terugvoersignaal na die beheerder.

Die proses herhaal totdat die foute-signaal nul of verwaarloosbaar word, wat aandui dat die uitgangsas die gewenste ingestelde punt bereik het.

Tipes Servomotors

Servomotors kan in verskillende tipes ingedeel word op grond van hul stroombron, konstruksie, terugvoermechanisme, en toepassing.

AC-Servomotors

AC-servomotors is elektriese motore wat op wisselstroom (AC) bedryf. Hulle het 'n statork wat 'n roterende magneetveld genereer en 'n rotor wat die veld volg.

AC-servomotors, aangedryf deur wisselstroom, het 'n statork wat 'n roterende magneetveld skep, met 'n rotor wat met hierdie veld sambreng vir doeltreffende bedryf.

AC-servomotors kan verder verdeel word in twee tipes: gesinkroniseerde en asinkrone.

Gesinkroniseerde AC-servomotors het 'n permanentmagneet-rotor wat teen dieselfde spoed as die statorkveld roteer. Hulle is meer doeltreffend, presies, en reaksievaardig as asinkrone motore, maar hulle vereis 'n meer komplekse beheerder en 'n posisiesensor.

Asinkrone AC-servomotors het 'n gewonde rotor wat 'n stroom en 'n magneetveld indukt wat agter die statorkveld bly. Hulle is eenvoudiger, goedkoper, en meer taai as gesinkroniseerde motore, maar hulle het laer doeltreffendheid, akkuraatheid, en spoed.

AC-servomotors is geskik vir hoë-kragtoepassings wat hoë spoed, koppel, en betroubaarheid vereis. Hulle word algemeen in industriële masjiene, robotica, CNC-masjiene, ens. gebruik.

DC-Servomotors

DC-servomotors is elektriese motore wat op eenrigtingstroom (DC) bedryf. Hulle het 'n permanentmagneet-statork wat 'n vas magneetveld genereer en 'n gewonde rotor wat roteer wanneer 'n stroom toegepas word.

DC-servomotors kan verder verdeel word in twee tipes: geborstelde en ongeborstelde.

Geborstelde DC-servomotors het 'n kommutator en borstels wat die stroomrigting in die rotorwindinge switsover. Hulle is eenvoudig, goedkoop, en maklik om te beheer, maar hulle het laer doeltreffendheid, leeftyd, en spoed as gevolg van wryving en versletting van die borstels.

Ongeborstelde DC-servomotors het 'n elektroniese beheerder wat die stroomrigting in die statorkwindinge switsover. Hulle is meer doeltreffend, duurzaam, en vinnig as geborstelde motore, maar hulle vereis 'n meer gesofistikeerde beheerder en 'n posisiesensor.

DC-servomotors is geskik vir lae-kragtoepassings wat hoë presisie, reaksievaardigheid, en gladbeweging vereis. Hulle word algemeen in hobbyprojekte, speelgoedmotors, CD/DVD-spelers, ens. gebruik.

Lineêre Servomotors

Lineêre servomotors is elektriese motore wat lineêre beweging in plaas van rotasie-produksie produseer. Hulle het 'n statiese deel genaamd 'n forser of primêr wat spoels of magneete bevat, en 'n bewegende deel genaamd 'n plaat of sekondêr wat magneete of ys-kerns bevat.

Lineêre servomotors kan verder verdeel word in twee tipes: ys-kern en ys-loos.

Ys-kern lineêre servomotors het ys-kerns in die plaat wat met die magneetveld van die forser interakteer. Hulle het hoë kragdigtheid, stiwheid, en akkuraatheid, maar hulle het ook hoë koppelingkrag, gewig, en hitteproduksie.

Ys-loos lineêre servomotors het geen ys-kerns in die plaat, net magneete. Hulle het lae koppelingkrag, gewig, en hitteproduksie, maar hulle het ook lae kragdigtheid, stiwheid, en akkuraatheid.

Lineêre servomotors is geskik vir toepassings wat hoë spoed, versnelling, en presisie oor lang afstande vereis. Hulle word algemeen in halfgeleiervervaardiging, metrologie, lasersny, ens. gebruik.

Hoe om 'n Servomotor te Beheer?

Die beheer van 'n servomotor hang af van die tipe motor, die terugvoermechanisme, en die toepassingsvereistes.

Algemeen gesproke, is daar twee tipes beheersignal