Servomotore: Definizioa Trebetasuna eta Aplikazioak

Servomotoreak: Definizioa, funtzionamendua eta aplikazioak

Ikuspuntu garrantzitsuak:

Servomotorearen definizioa: Servomotorea elektriko motore bat da, zirkunferentziako edo linealko posizioa, abiadura eta momentua doitzeko kontrol sisteman oinarrituta.

Kontrol-sistemat: Servomotoreak PID eta logika nebulosa bezalako aurreratutako kontrol-sistemak erabiltzen ditu mugimenduak sartutako eta itzuliko diren seinalei jarraiki doitzeko.

Motore motak: Motore desberdinak dira CA eta CC servomotoreak, sinkroniko, asinkroniko, borrola duen eta borrolarik gabeko motoreak barne, bakoitzak aplikazio jakin baterako egokituta dago.

Itzulpen mekanismoa: Potentioiak eta enkoderak bezalako sensorren erabilera ondorioz, motoreen posizioa, abiadura edo momentua zehaztasun handiz kontroli eta doitu daitezke.

Aplikazioen ikuspegi bat: Servomotoreak robotiketan, CNC makinetan eta automatizatutako fabrikazioan eragiten dira, mugimendu eta lan konplexuak kudeatzeko aukera ematen dutelako.

Servomotorea elektriko motore bat da, zirkunferentziako edo linealko posizioa, abiadura eta momentua doitzeko. Hona hemen motor aproposa, posizioari buruzko itzulpena ematen duen sensor bat eta motorearen mugimendua nahi den puntuarekin bat etorri dadin kudeatzen duen kontrolagailu bat.

Servomotoreak robotiketan, CNC makinetan eta automatizatutako fabrikazioan beharrezkoak dira, zehaztasuna, erantzun azkarra eta mugimendu lixurra emateagatik.

Artikulu honetan, servomotoreen teoria oinarrizko bat, horiek nola funtzionatzen dituzten, nola kudeatzen dituzte eta aplikazio arruntak ulertzeko lagungarri izango gara.

Zer da servomotorea?

Servomotorearen sarrera: Servomotorea elektriko motore bat da, posizioa, abiadura edo momentua kontrolagailuaren sarrerari erantzun dezakeena.

Servo hitza latindar "servus" hitzetik dator, esklavo edo langile esanahia duena. Hau historialki servomotoreak laguntzaile motore gisa erabili zirela adierazten du.

Hala ere, oraindik servomotoreak aplikazio desberdin askotan prestazio handiak eta zehaztasuna emateko gaiak dira.

Servomotoreak hiru osagai nagusi ditu:

Motore bat: Hau CA motore bat edo CC motore bat izan daiteke, indarra eta aplikazioaren eskerrak arabera. Motoreak mekaniko indarra ematen du irteera arbela biratu edo mugitzeko.

Sensor bat: Hau potentioi bat, enkoder bat, resolbatzaile bat edo beste gailu bat izan daiteke, irteera arbelaren posizioa, abiadura edo momentua neurtzen duena eta itzulpen seinaleak bidaltzen dituena kontrolagailura.

Kontrolagailu bat: Hau analogoa edo digitala izan daiteke, sensorretik jasotako itzulpen seinaleak kontrolagailuaren kanpo jasotako (ordenagailu bat edo joystick bat) nahi den puntuarekin alderatzen dituena eta motorearen tensioa edo korrontea doitzeko erabilitako kontrol seinaleak sortzen dituena.

Kontrolagailuak itzulpen sistema itxia erabiltzen du, motorearen mugimendua nahi den puntuarekin bat etorri dadin doitzeko, zehaztasuna mantentzeko.

Kontrolagailuak kontrol algoritmo desberdinak aplikatu ditzake, hala nola PID kontrola, logika nebulosoa, kontrol adaptiboa, etab., servomotorearen prestazioak optimizatzeko.

Nola funtzionatzen du servomotorea?

Servomotorearen funtzionamendu oinarrizkoa kontrolagailuak bi motatako sarrera seinaleak hartzean datza:

Puntu ezarrita: Hau analogoa edo digitala izan daitekeen seinale bat da, irteera arbelaren nahi den posizioa, abiadura edo momentua adierazten duena.

Itzulpen seinalea: Hau analogoa edo digitala izan daitekeen seinale bat da, sensorrek neurtutako irteera arbelaren eguneroko posizioa, abiadura edo momentua adierazten duena.

Kontrolagailuak bi seinale hauek alderatzen ditu eta errore seinale bat kalkulatzen du, hauen arteko aldea adierazten duena.

Errore seinalea orduan kontrol algoritmo batez (PID bezala) prozesatzen da, kontrol seinale bat sortzen duena, zenbatekoa tensioa edo korrontea aplikatu behar den motorean.

Kontrol seinalea potentsi-ampifikatzaile bati (H-koadro bezala) bidaltzen zaio, hura motorearentzat egokiak diren tensio-eta korronte-mailak sortzeko.

Motorea orduan kontrol seinalearen arabera biratzen edo mugitzen da, bere posizioa, abiadura edo momentua aldaketan eta itzulpen seinale berria bidaltzen du kontrolagailura.

Prozesua errepikatzen da errore seinaleak zero edo neglijagarria bihurtu arte, irteera arbelak nahi den puntuarekin bat etortako adierazteko.

Servomotore motak

Servomotoreak indarra, eraikuntza, itzulpen mekanismoa eta aplikazioaren arabera klasifikatu daitezke.

CA servomotoreak

CA servomotoreak elektriko motoreak dira, alterno korrontearekin (CA) funtzionatzen dituztenak. Stator bat dute, magne-tokietan biratzen dituena, eta rotor bat, tokietan jarraitzen duena.

CA servomotoreek, alterno korrontearekin alimentatutakoak, stator bat dute, magne-tokietan biratzen dituena, eta rotor bat, tokietan sinchronizatzen duena.

CA servomotoreak bi motatan zatitu daitezke: sinkronikoak eta asinkronikoak.

Sinkroniko CA servomotoreek rotor permanent magnekoa dute, statoraren tokien abiaduran biratzen duena. Haiek asinkronikoetatik baxagoak, zehatzagoak eta erantzun azkarra ematen dutenak dira, baina kontrolagailu komplikatuagoa eta posizio-sensor bat behar dituzte.

Asinkroniko CA servomotoreek rotor kiribil bat dute, indar magnetikoa sortzen duena, statoraren tokiekin atzerapen bat duena. Haiek sinkronikoetatik errazagoak, gutxiago kostatzen dituztenak eta lortuagoak dira, baina prestazio txikiagoa, zehaztasuna eta abiadura dituzte.

CA servomotoreak indar handiak, abiadura eta momentua behar dituzten aplikazioetarako egokiak dira. Industriako makinetan, robotiketan, CNC makinetan, etab. erabiltzen dira.

CC servomotoreak

CC servomotoreak elektriko motoreak dira, korronte zuzena (CC) funtzionatzen dituztenak. Stator permanent magnekoa dute, tokietan fixoak sortzen dituena, eta rotor kiribil bat, korronte bat aplikatzean biratzen dena.

CC servomotoreak bi motatan zatitu daitezke: borrola dituztenak eta borrolarik gabekoak.

Borrola dituzten CC servomotoreek komutatzaile bat eta borrola bat dute, rotorren kiribilak korrontearen norabidea aldatzen dituenak. Haiek errazak, gutxi kostatzen dituztenak eta kontrola erraza dira, baina efizientzia, bizitza eta abiadura txikiagoak dituzte borrolen marraskada eta erozioagatik.

Borrolarik gabeko CC servomotoreek elektronikoko kontrolagailu bat dute, statorren kiribilak korrontearen norabidea aldatzen dituenak. Haiek borrola dituztenei baxagoak, ilunagoak eta abiadura handiagoa dituztenak dira, baina kontrolagailu sofistikatuagoa eta posizio-sensor bat behar dituzte.

CC servomotoreak indar txikiak, zehaztasuna, erantzun azkarra eta mugimendu lixurra behar dituzten aplikazioetarako egokiak dira. Hobira proiektuetan, auto-jolasean, CD/DVD erreproduktoretan, etab. erabiltzen dira.

Lineal servomotoreak

Lineal servomotoreak elektriko motoreak dira, mugimendu lineala sortzen dituztenak, biraketa linealaren ordez. Eremu estatikoa bat dute, forcer edo lehentasuna deitzen zaio, eta mugitzen den eremu bat, platen edo bigarren maila deitzen zaio, magnetikoak edo hierroko nukleoak dituena.

Lineal servomotoreak bi motatan zatitu daitezke: hierroko nukleoarekin eta hierroko nukleorik gabe.

Hierroko nukleoarekin lineal servomotoreak hierroko nukleoak dituzte, forceren magne-tokietan elkarrekintza egiten dutenak. Haiek indar dentsitate handia, erdigarritasuna eta zehaztasuna dituzte, baina cogging-indar handia, pisua eta kalor-sortzea dituzte.

Hierroko nukleorik gabeko lineal servomotoreak hierroko nukleoak ez dituzte, magnetikoak soilik. Haiek cogging-indar txikiagoa, pisua eta kalor-sortzea dituzte, baina indar dentsitate txikiagoa, erdigarritasuna eta zehaztasuna dituzte.

Lineal servomotoreak abiadura, azelerazio eta zehaztasuna behar dituzten aplikazioetarako egokiak dira, distantzia luzeetan. Semikonduktoreen fabrikazioan, metrologian, laser moztan, etab. erabiltzen dira.

Nola kontrolatu servomotorea?

Servomotoreen kontrola motore mota, itzulpen mekanismoa eta aplikazioaren eskerrak arabera dago.

Orokorrean, bi motatako kontrol seinale daitezke servomotoreak kontrolatzeko: analogoa eta digitala.

Analogo kontrol seinaleak tensio edo korronte jarraituak dira, nahi den puntuan proportzionalak. Haiek erabili ohi dira servo sistemak errazak edo prezio txikiak dituztenetan, zehaztasuna edo erresoluzio handia behar ez badute. Adibidez, potentiometro bat erabil daiteke hobira servomotore baten analogo kontrol seinalea sortzeko.

Digital kontrol seinaleak diskretu pulsazioak edo bitak dira, nahi den puntuak kodean adierazten dituztenak. Haiek erabili ohi dira servo sistemak konplexuak edo prestazio handiak dituztenetan, zehaztasuna, erresoluzioa edo komunikazioa behar badute. Adibidez, PWM (pulse-width modulation) seinale bat erabil daiteke borrolarik gabeko CC servomotore baten digital kontrol seinalea sortzeko.

Servomotorearen kontrolagailua kanpo gailu bat edo motorearen barruko zirkuitu bat izan daiteke. Kontrolagailuak sarrera seinaleak jaso ditu (ordenagailu bat edo joystick bat), eta itzulpen seinaleak sensorretik, eta motorearen kontroleko seinale egokiak sortzen ditu.

Kontrolagailuak kontrol algoritmo desberdinak aplikatu ditzake servomotorearen prestazioak optimizatzeko. Algoritmo arruntak hauek dira:

PID kontrola: Hau feedback-en oinarritutako kontrol algoritmo bat da, kontrol seinalea errore seinalearen proportional, integral eta derivative terminoen arabera aldatzen duena. Erabili ohi da servo sistemak erantzun azkarra eta zehatzak behar dituztenetan.

Logika nebulosa: Hau erregel batzuen oinarritutako kontrol algoritmo bat da, kontrol seinalea fuzzy set eta linguistik varibleen arabera aldatzen duena. Oso baliagarria da servo sistemak ezezagutzasuna edo nonlinealitatea duelarik.

Kontrol adaptiboa: Hau bere buruaren parametroak kondizio aldakorrekin aldatzen dituen kontrol algoritmo bat da. Oso baliagarria da servo sistemak perturbazioak edo aldakorrak duelarik.

Servomotoreen aplikazioak

Servomotoreak aplikazio asko dituzte eremuren eta industriaren anitzetan. Aplikazio arruntak hauek dira:

Robotika: Servomotoreak erabili ohi dira robota-bisetan, betsuak, elkarrizketak, gilatzaileak, etab. Mugimendu eta indar zehatzak ematen dituzte, objektuak atera, kokatu, soldatu, asamblatu, etab. egin dezaketen.

CNC makineria: Servomotoreak erabili ohi dira CNC makinen ardatzak (lathes, mills, routers, etab.) kudeatzeko. Makine horiek moztu, drilatu, grabatu, etab. egin dezaketen ekintzak egiten dituzte.

Automatizatutako fabrikazioa: Servomotoreak erabili ohi dira automatizatutako fabrikazio sistemetan, konveyerak, feeders, loaders, unloaders, etab. mugimendu eta posizioa kontrolatzeko. Sistemak produktibotasu eta kalitate handia lortu dezakete.

Osasun-zaila: Servomotoreak erabili ohi dira osasun-zail guztietan, robotika chirurgikoa, scannerak, pompatxoak, ventiladores, etab. Osasun-zailak ekintzak eta tratamenduak zehatz eta seguruak egiteko aukera ematen diete.

Kontzeptua

Artikulu honetan, servomotoreen definizioa, funtzionamendua, motak, kontrola eta aplikazioak ikasi dugu.

Ikusi dugu servomotoreak elektriko motoreak direla, zirkunferentziako edo linealko posizioa, abiadura eta momentua doitzeko. Motor bat, sensor bat eta kontrolagailu bat dituzte, itzulpen sistema itxia osatzen dutenak.

Ikusi dugu ere servomotoreak indarra, eraikuntza, itzulpen mekanismoa eta aplikazioaren arabera klasifikatu daitezkeela. Motu arruntak CA servomotoreak, CC servomotoreak eta lineal servomotoreak dira.

Ikusi dugu ere servomotoreak analogo edo digital seinaleekin kontrol daitezkeela, nahi den puntuak adierazten dituztenak. Kontrolagailuak kontrol algoritmo desberdinak ere aplikatu ditzake servomotorearen prestazioak optimizatzeko.

Ikusi dugu ere servomotoreak aplikazio asko dituzte eremuren eta industriaren anitzetan, robotiketan, CNC makinerian, automatizatutako fabrikazioan, osasun-zailen artean, etab.

Espero dugu artikulu honek informatiboa eta lagungarria izan duzula. Galdera edo iruzurik baduzu, mesedez partekatu gurekin. Eskerrik asko irakurtzeko!