Servo Motor: Tərif, İşləmə Prinsipi və Tətbiqləri

Servo motor: Tərif, işləmə prinsipi və tətbiqləri

Əsas öyrənilənlər:

Servo motorun tərif: Servo motor elektrik motorudur ki, qeri feedback sistemindən istifadə edərək bucaq və ya xətti mövqe, sürət və momenti dəqiqliklə idarə etməyə imkan verir.

İdarəetmə sistemi: Servo motor PID və bulanık loqika kimi inkişaf etmiş idarəetmə sistemlərindən istifadə edərək, girdi və feedback signalına görə hərəkəti tənzimləyir ki, optimal performans əldə edilsin.

Motorlar növləri: Fərqli növlər arasında AC və DC servo motorları var, həmçinin sinkron, asinkron, fırça ilə və fırçasız alt növləri də var. Hər biri müxtəlif tətbiqlər üçün özəlləşdirilib.

Feedback mekanizmi: Potensio metrlər və enkoderlər kimi sensorların effektiv istifadəsi, motorun mövqe, sürət və ya momentini dəqiqliklə izləməyə və tənzimləməyə kömək edir.

Tətbiqlər haqqında məlumat: Servo motorlar, robototexnikada, CNC maşınlarında və avtomatlaşdırılmış istehsalda kompleks hərəkətləri və tapşırıqları yerinə yetirmək üçün çox dəqiqlikli olan sahələrdə vacibdir.

Servo motor, bucaq və ya xətti mövqe, sürət və momentin dəqiqliklə idarə edilməsinə imkan verən elektrik motordur. Bu, istenilen setpoint-a görə motorun hərəkətini tənzimləyən idarəetmə cihazı ilə uyğun motor və pozisiya feedback sensoru ilə birlikdə təşkil olunur.

Servo motorlar, dəqiqlik, tez cavab və pürüzsüz hərəkət nəticəsində robototexnikada, CNC maşınlarında və avtomatlaşdırılmış istehsalda vacibdir.

Bu məqalədə, servo motorların əsas nəzəriyyəsini, onların necə işlədiyini, necə idarə edildiyini və ən yayğın tətbiqlərini izah edəcəyik.

Servo motor nədir?

Servo motor Giriş: Servo motor, idarəetmə cihazının girdilərinə cavab verən elektrik motorudur və pozisiyasını, sürətini və ya momentini tənzimləyir.

Servo termini latın dilində servus sözündən gəlir, buna "qul" yaxud "kölnük" demək olar. Bu, servo motorlarının təricidə başlıq sərbəst qaynağına kömək edən ünsiyyət sərbəst qaynalığı kimi istifadə edilməsini ifadə edir.

Lakin modern servo motorlar, müxtəlif tətbiqlərdə asılı qaynaqlar kimi yüksək performans və dəqiqlik təmin etməyə qadirdir.

Servo motor üç əsas komponentdən ibarətdir:

Motor: Bu, enerji mənbəyi və tətbiq etmə tələblərinə görə DC yaxud AC motoru ola bilər. Motor, çıxış şaqisinin fırlanması və ya hərəkət etməsi üçün mexaniki enerji təmin edir.

Sensor: Bu, potensio metr, enkoder, resolver və ya digər cihaz ola bilər, bu cihaz, çıxış şaqisinin pozisiyasını, sürətini və ya momentini ölçür və idarəetmə cihazına geri bildirim signalı göndərir.

Idarəetmə cihazı: Bu, analog və ya rəqəmsal şəbəkə ola bilər, bu cihaz, sensorun geri bildirim signalını (bilgisayar və ya joystick kimi xarici mənbədən) istenilen setpoint signalı ilə müqayisə edir və motorun voltajını və ya cərrentini tənzimləmək üçün idarəetmə signalı yaradır.

Idarəetmə cihazı, qapalı çevrəli geri bildirim sistemindən istifadə edir və motorun hərəkətini istenilen setpoint-a yaxınlaşdırır, dəqiqliği saxlayır.

Idarəetmə cihazı, servo motorun performansını optimallaşdırmak üçün orantılı-integral-törəmə (PID) idarəetməsi, bulanık loqika idarəetməsi, adaptiv idarəetmə kimi müxtəlif idarəetmə alqoritmlərini də icra edə bilər.

Servo motor necə işləyir?

Servo motorun əsas işləmə prinsipi, idarəetmə cihazının iki növ girdi signalı alınması ilə bağlıdır:

Setpoint signalı: Bu, analoq və ya rəqəmsal signal olaraq çıxış şaqisinin istenilen pozisiyasını, sürətini və ya momentini ifadə edir.

Geri bildirim signalı: Bu, analoq və ya rəqəmsal signal olaraq sensor tərəfindən ölçülmüş çıxış şaqisinin faktiki pozisiyasını, sürətini və ya momentini ifadə edir.

Idarəetmə cihazı bu iki signalı müqayisə edir və aralarındakı fərq olan xəta signalını hesablayır.

Xəta signalı, sonra (PID kimi) idarəetmə alqoritmindən keçir və motora neçə voltaj və ya cərrent tətbiq edilməli olduğunu müəyyənləşdirən idarəetmə signalı yaradır.

Idarəetmə signalı, onu motoru sürmək üçün uyğun voltaj və ya cərrent səviyyəsinə çevirmək üçün güclü amplifikator (H-mост kimi) göndərilir.

Motor, idarəetmə signalına görə fırlanır və ya hərəkət edir, pozisiyasını, sürətini və ya momentini dəyişir və idarəetmə cihazına yeni geri bildirim signalı göndərir.

Proses, xəta signalı sıfıra və ya nəzəriyəvi sıfıra çata qədər təkrarlanır, bu da çıxış şaqisinin istenilen setpoint-ə çatmış olduğunu göstərir.

Servo motorlar növləri

Servo motorlar, enerji mənbəyi, qurulum, geri bildirim mekanizmi və tətbiqinə görə fərqli növlərə bölünə bilər.

AC servo motorlar

AC servo motorlar, dəyişən cərrent (AC) üzərində işləyən elektrik motorlarıdır. Onların statoru dövrənən magnit sahə yaratır və rotor bu sahəni izləyir.

AC servo motorlar, dəyişən cərrentlə gücürlənən, statoru dövrənən magnit sahə yaradan, rotor isə bu sahə ilə sinxronlaşdırılarak effektiv işləyir.

AC servo motorlar, sinkron və asinkron olmaqla iki növə bölünə bilər.

Sinkron AC servo motorların daimi magnet rotoru, stator sahəsi ilə eyni sürətə fırlanır. Onlar asinkron motorlardan daha effektiv, dəqiqlik və tez cavab verməlidirlər, lakin daha mürəkkəb idarəetmə cihazı və pozisiya sensoru tələb edirlər.

Asinkron AC servo motorların saralanmış rotoru, stator sahəsindən artıq bir cərrent və magnit sahə yaratır. Onlar sinkron motorlardan daha sadə, ucuz və sağlamdır, lakin daha aşağı effektivlik, dəqiqlik və sürətə malikdir.

AC servo motorlar, yüksək sürət, moment və etibarlılığı tələb edən yüksək güc tətbiqləri üçün uyğundur. Onlar endüstriy maşınlar, robototexnika, CNC maşınlarında kimi geniş istifadə olunur.

DC servo motorlar

DC servo motorlar, doymuş cərrent (DC) üzərində işləyən elektrik motorlarıdır. Onların daimi magnet statoru daimi magnit sahə yaratır və saralanmış rotor, cərrent tətbiq olunduqda fırlanır.

DC servo motorlar, fırça ilə və fırçasız olmaqla iki növə bölünə bilər.

Fırça ilə DC servo motorların kommutatoru və fırçaları rotor sarımlarında cərrent yönünü dəyişdirir. Onlar sadə, ucuz və idarə etmək asandır, lakin fırçaların sürtünməsi və aşınması nəticəsində daha aşağı effektivlik, ömürlük və sürətə malikdir.

Fırçasız DC servo motorların elektron idarəetmə cihazı stator sarımlarında cərrent yönünü dəyişdirir. Onlar fırça ilə motorlardan daha effektiv, dayanıqlı və sürətli olurlar, lakin daha mürəkkəb idarəetmə cihazı və pozisiya sensoru tələb edirlər.

DC servo motorlar, yüksək dəqiqlik, tez cavab və pürüzsüz hərəkət tələb edən aşağı güc tətbiqləri üçün uyğundur. Onlar hobi layihələrində, oyuncaq maşınlarda, CD/DVD oynatıcılarda kimi geniş istifadə olunur.

Xətti servo motorlar

Xətti servo motorlar, dairəvi hərəkət əvəzinə xətti hərəkət edən elektrik motorlardır. Onların sabit hissəsi forser və ya primer adlanır, bu hissə sarımlar və ya magnitlərə malikdir, və hərəkət edən hissəsi platen və ya sekonder adlanır, bu hissə magnitlər və ya demir çekirdeklərə malikdir.

Xətti servo motorlar, demirli və demirsiz olmaqla iki növə bölünə bilər.

Demirli xətti servo motorların plattenin demir çekirdekləri forserin magnit sahəsi ilə etkilişir. Onlar yüksək qüvvə yoğunluğu, sertlik və dəqiqlikə malikdir, lakin yüksək cogging qüvvə, ağırlıq və isti动生成的文本似乎被截断了。请允许我继续完成剩余部分的翻译：

Demirli xətti servo motorların plattenin demir çekirdekləri forserin magnit sahəsi ilə etkilişir. Onlar yüksək qüvvə yoğunluğu, sertlik və dəqiqlikə malikdir, lakin yüksək cogging qüvvə, ağırlıq və istilik yaratmağa malikdir.

Demirsiz xətti servo motorların plattenin heç bir demir çekirdeği yoxdur, yalnız magnitlər var. Onlar aşağı cogging qüvvə, ağırlıq və istilik yaratmağa malikdir, lakin aşağı qüvvə yoğunluğu, sertlik və dəqiqlikə malikdir.

Xətti servo motorlar, uzun məsafələr üzərində yüksək sürət, təcil və dəqiqlik tələb edən tətbiqlər üçün uyğundur. Onlar yarıiconductor istehsalı, metrologiya, lazer kəsmə kimi sahələrdə geniş istifadə olunur.

Servo motoru necə idarə edilir?

Servo motorun idarə edilməsi, motorun növü, geri bildirim mekanizmi və tətbiq tələblərinə bağlıdır.

Ümumiyyətlə, servo motorunu idarə etmək üçün iki növ idarəetmə signalı istifadə edilə bilər: analoq və rəqəmsal.

Analoq idarəetmə signalı, istenilen setpoint-a orantılı dəyişən voltaj və ya cərrent signalıdır. Onlar sadə və ya ucuz servo sistemlərində, yüksək dəqiqlik və ya rezolyusiya tələb olunmayanda istifadə olunur. Məsələn, potensio metr, hobi servo motoru üçün analoq idarəetmə signalı yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Rəqəmsal idarəetmə signalı, istenilen setpoint-i kodlanmış formda ifadə edən diskret impulslar və ya bitlərdir. Onlar mürəkkəb və ya yüksək performanslı servo sistemlərində, yüksək dəqiqlik, rezolyusiya və ya kommunikasiya tələb olunanda istifadə olunur. Məsələn, impulsların genişliyinin modulyasiyası (PWM) signalı, fırçasız DC servo motoru üçün rəqəmsal idarəetmə signalı yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Servo motorun idarəetmə cihazı, xarici cihaz və ya motorun içərisində inteqrallaşdırılmış şəbəkə ola bilər. Idarəetmə cihazı, xarici mənbədən (bilgisayar və ya joystick kimi) idarəetmə signalını və sensorun geri bildirim signalını alır və motoru sürmək üçün uyğun idarəetmə signalını yaradır.

Idarəetmə cihazı, servo motorun performansını optimallaşdırmaq üçün müxtəlif idarəetmə alqoritmlərini də icra edə bilər. Bəzi ümumi idarəetmə alqoritmləri:

Orantılı-integral-törəmə (PID) idarəetməsi: Bu, geri bildirim bazlı idarəetmə alqoritmidir və idarəetmə signalını xəta signalının orantılı, integral və törəmə hədlərinə görə tənzimləyir. Tez və dəqiqlik cavab tələb olunan servo sistemlərində geniş istifadə olunur.

Bulanık loqika idarəetməsi: Bu, qaydalara əsaslanan idarəetmə alqoritmidir və idarəetmə signalını bulanık çoxluqlar və dil dəyişənlərə görə tənzimləyir. Belirsizlik və doğrusal olmayan problemlər ilə məşğul olan servo sistemlərində faydalıdır.

Adaptiv idarəetmə: Bu, özünü tənzimləyən idarəetmə alqoritmidir və idarəetmə parametrlərini servo sisteminin dəyişən şərtlərinə görə tənzimləyir. Zənginliklər və dəyişikliklərlə qarşılaşan servo sistemlərində faydalıdır.

Servo motorların tətbiqləri

Servo motorlar, müxtəlif sahələr və endüstrilərdə geniş tətbiq sahəsinə malikdir. Bəzi ümumi tətbiqlər:

Robototexnika: Servo motorlar, robot kol, ayak, qolu, qavgaç və s. üçün dəqiqlik və qüvvə təmin edir. Onlar robotların seçmə, yerləşdirmə, qalvanizma, montaj və s. kimi tapşırıqları yerinə yetirməsini imkan verir.

CNC maşınlar: Servo motorlar, tornalama, frezeleme, router və s. kimi CNC maşınlarının oxlarını sürmək üçün istifadə olunur. Onlar CNC maşınlarına dəqiqlik və mürəkkəb istehsal əməliyyatları, məsələn, kəsmə, sondaj, gravir və s. yerinə yetirmək üçün imkan verir.

Avtomatlaşdırılmış istehsal: Servo motorlar, konveyer, qidalama, yükləmə, boşalma və s. kimi avtomatlaşdırılmış istehsal sistemlərində müxtəlif komponentlərin və cihazların hərəkət və pozisiyasını idarə etmək üçün istifadə olunur. Onlar avtomatlaşdırılmış istehsal sistemlərinin yüksək məhsulluq və keyfiyyətə sahib olmasına imkan verir.