Сервомотор: Анықтама жұмыс принципі және қолданылуы

Сервоэлектродвигатель: анықтама, әсер ету принципі және қолданылуы

Негізгі оқылымдар:

Сервоэлектродвигатель анықтамасы: Сервоэлектродвигатель - бұл электрдік мотор, ол кері байланыс жүйесін пайдаланып, бұрыштық немесе сызықтық орнын, жылдамдығын және моментін дәл басқаруға мүмкіндік береді.

Басқару жүйелері: Сервоэлектродвигатель PID және нечетті логика сияқты жаңартылған басқару жүйелерін пайдаланып, енгізу және кері байланыс сигналдарына қарай көтерілетін қозғалысты дұрыс түрде реттеуге болады.

Моторлар түрлері: Айырмашылықтары бар AC және DC сервоэлектродвигательлер, синхронды, асинхронды, щеткен және щеткесіз подтиповы, әрқайсысы өзінің қажетті қолданылуына ыңғайлау үшін қатыстырылады.

Кері байланыс механизмі: Потенциометрлер мен энкодерлер сияқты сенсорлардың әрекетті пайдалануы мотор орнын, жылдамдығын немесе моментін дәл бақылау және өзгертуге мүмкіндік береді.

Қолданылуы жөніндегі мағлұмат: Сервоэлектродвигательлер роботикада, CNC машиналарында және автоматтау өндірістерінде өте дәл қозғалыстарды және тапсырмаларды іске асыру үшін маңызды.

Сервоэлектродвигатель - бұл бұрыштық немесе сызықтық орнын, жылдамдығын және моментін дәл басқаруға мүмкіндік беретін электрдік мотор. Ол өзінің орнын бақылау үшін сенсормен және желіленген мотормен қосылатын контроллерден тұрады, контроллер мотордың қозғалысын қалаулы нүктеге сай реттееді.

Сервоэлектродвигательлер роботикада, CNC машиналарында және автоматтау өндірістерінде өзара ыңғайлау, тез жауап беру және жұмысқа қою үшін маңызды.

Бұл мақалада сервоэлектродвигательлердің негізгі теориясын, қалай жұмыс істейтінін, қалай басқарылатындығын және олардың қандай кең таралған қолданылуын түсіндіреміз.

Сервоэлектродвигатель не?

Сервоэлектродвигатель туралы: Сервоэлектродвигатель - бұл контроллердің енгізілгендеріне қарай өзінің орнын, жылдамдығын немесе моментін өзгертуге мүмкіндік беретін электрдік мотор.

Серво сөзі латынша servus сөзінен шығып, қызметкер немесе құл дегенді білдіреді. Бұл сервоэлектродвигательлердің тарихый қолданылуын білдіреді, олар басты жүргізуші жүйені көмектесетін қосымша жүргізушілер болып табылады.

Бірақ, заманауи сервоэлектродвигательлер әртүрлі қолданылуында басты жүргізушілер ретінде жоғары өнімділік және дәлдік беруге қабілетті.

Сервоэлектродвигатель үш негізгі компоненттен тұрады:

Мотор: Бұл DC мотор немесе AC мотор болуы мүмкін, бұл энергия басқарылғышына және қолданылу талаптарына байланысты. Мотор шығыс осьін айналдыру немесе қозғару үшін механикалық энергия береді.

Сенсор: Бұл потенциометр, энкодер, резольвер немесе шығыс осьінің орнын, жылдамдығын немесе моментін өлшеу және контроллерге кері байланыс сигналдарын жіберу үшін қолданылатын басқа құрылғы болуы мүмкін.

Контроллер: Бұл аналогты немесе цифрлық схема болуы мүмкін, сенсордан келген кері байланыс сигналдарын салыстыру үшін қолданылады, ал қосымша басқарудан (компьютер немесе джойстиқ) келген қалаулы нүктеге сай мотордың напрямдігін немесе ағымын өзгерту үшін басқару сигналдарын жасайды.

Контроллер үшінші аралық кері байланыс жүйесін қолданып, мотордың қозғалысын қалаулы нүктеге дейін дәл қояды.

Контроллер пропорционал-интеграл-дериватив (PID) басқару, нечетті логика басқару, адаптивті басқару сияқты әртүрлі басқару алгоритмдерін қолдану арқылы сервоэлектродвигательдің өнімділігін жақсартуға болады.

Сервоэлектродвигатель қалай жұмыс істейді?

Сервоэлектродвигательдің негізгі әсер ету принципі контроллердің екі түрлі енгізілгендерін алуына негізделген:

Қалаулы нүктеге сигнал: Бұл шығыс осьінің қалаулы орнын, жылдамдығын немесе моментін көрсететін аналогты немесе цифрлық сигнал.

Кері байланыс сигналы: Бұл сенсор арқылы өлшенген шығыс осьінің нақты орнын, жылдамдығын немесе моментін көрсететін аналогты немесе цифрлық сигнал.

Контроллер бұл екі сигналды салыстырып, олардың айырмашылығын көрсететін қате сигналын есептейді.

Қате сигналы PID сияқты басқару алгоритмі арқылы өңделеді, ол моторға қандай напрямдік немесе ағым қолданылуын анықтайтын басқару сигналын жасайды.

Басқару сигналы H-көпір сияқты күшті арттыру құрылғысына жіберіледі, ол оны моторды айналдыру үшін тура келетін деңгейге айналдырады.

Мотор басқару сигналына қарай қозғалыс істейді, орнын, жылдамдығын немесе моментін өзгертуге және контроллерге жаңа кері байланыс сигналын жіберуге болады.

Процесс қайталанады, дәл қалаулы нүктелерге жеткенін көрсететін қате сигналы нөлге немесе аз болғанша.

Сервоэлектродвигательлер түрлері

Сервоэлектродвигательлер энергия басқарылғышына, құрылымына, кері байланыс механизміне және қолданылуына қарай айырмашылықтары бар түрлерге бөлінеді.

AC сервоэлектродвигательлер

AC сервоэлектродвигательлер - бұл альтернативті ток (AC) бойынша жұмыс істейтін электрдік моторлар. Олар айналып отыратын магниттік алаңды жасайтын статор және алаңға қолданылатын ротордан тұрады.

AC сервоэлектродвигательлер, альтернативті ток (AC) бойынша жұмыс істейді, олар айналып отыратын магниттік алаңды жасайтын статор мен осы алаңға қолданылатын ротордан тұрады.

AC сервоэлектродвигательлер синхронды және асинхронды түрлерге бөлінеді.

Синхронды AC сервоэлектродвигательлерде тұрақты магниттік ротор бар, ол статор алаңының жылдамдығына сәйкес айналады. Олар асинхронды моторларға қарағанда жақсартылған, дәл және тез, бірақ қатынасында қатаң контроллер мен орнын бақылау үшін сенсор қажет.

Асинхронды AC сервоэлектродвигательлерде виткалармен жасалған ротор бар, ол индукция арқылы ағым және магниттік алаңды жасайды, ол статор алаңынан кеміріп қалады. Олар синхронды моторларға қарағанда қысқа, арзан және жаңбырды, бірақ өнімділігі, дәлдігі және жылдамдығы төмен.

AC сервоэлектродвигательлер жоғары қуатты қолданылуы үшін, олар жоғары жылдамдық, момент және ипталдықты қажет етеді. Олар өнеркәсіптік машиналарда, роботикада, CNC машиналарында сияқты кеңінен қолданылады.

DC сервоэлектродвигательлер

DC сервоэлектродвигательлер - бұл тұрақты ток (DC) бойынша жұмыс істейтін электрдік моторлар. Олар тұрақты магниттік алаңды жасайтын тұрақты магниттік статор және ағым қолданылғанда айналып отыратын виткалармен жасалған ротордан тұрады.

DC сервоэлектродвигательлер щеткен және щеткесіз түрлерге бөлінеді.

Щеткен DC сервоэлектродвигательлерде коммутатор және щеткалар бар, олар ротор виткаларындағы ағымдың бағытын ауыстырады. Олар қарапайым, арзан және басқару үшін ыңғай, бірақ өнімділігі, өмір мерзімі және жылдамдығы төмен, себебі щеткалардың ығысуы мен ығысынуына байланысты.

Щеткесіз DC сервоэлектродвигательлерде электрондық контроллер бар, ол статор виткаларындағы ағымдың бағытын ауыстырады. Олар щеткен моторларға қарағанда өнімділігі, өмір мерзімі және жылдамдығы жоғары, бірақ қатынасында қатаң контроллер мен орнын бақылау үшін сенсор қажет.

DC сервоэлектродвигательлер өте дәл, тез жауап беру және жұмысқа қою қажет ететін төмен қуатты қолданылуы үшін ыңғай. Олар хобби жобаларында, игілік машиналарында, CD/DVD плеерлерінде сияқты кеңінен қолданылады.

Сызықты сервоэлектродвигательлер

Сызықты сервоэлектродвигательлер - бұл айналыс қозғалыс орнына сызықты қозғалыс жасайтын электрдік моторлар. Олар катушкалар немесе магниттермен қамтылған, шығыс осьінің орнын анықтайтын стационарлық бөлігі бар, ал қозғалыс істейтін бөлігі катушкалар немесе демір ядролармен қамтылған.

Сызықты сервоэлектродвигательлер демір ядролы және демірсіз түрлерге бөлінеді.

Демір ядролы сызықты сервоэлектродвигательлерде платенде демір ядролар бар, олар форсердің магниттік алаңымен әрекет етеді. Олар үлкен күш салысты, жоқшылық және дәлдікке ие, бірақ оларда үлкен күш, салмақ және жылу қалыптасады.

Демірсіз сызықты сервоэлектродвигательлерде платенде демір ядролар жоқ, тек магниттер бар. Олар үлкен күш, салмақ және жылу қалыптасуы төмен, бірақ оларда үлкен күш салысты, жоқшылық және дәлдік төмен.

Сызықты сервоэлектродвигательлер үлкен аралықтар бойынша жоғары жылдамдық, үдеу және дәлдік қажет ететін қолданылуы үшін ыңғай. Олар полупроводник өндірісінде, метрологияда, лазерді қима үшін сияқты кеңінен қолданылады.

Сервоэлектродвигательді қалай басқаруға болады?

Сервоэлектродвигательді басқару мотор түріне, кері байланыс механизміне және қолданылу талаптарына байланысты.

Жалпысынан, сервоэлектродвигательді басқару үшін екі түрлі басқару сигналы қолданылады: аналогты және цифрлық.

Аналогты басқару сигналдары - бұл қалаулы нүктеге пропорционал болып өзгеретін некси құбылыс немесе ағым сигналдары. Олар әдетте жоғары дәлдік немесе шығыс қажет етпейтін қарапайым немесе төмен құнындағы серво системалары үшін қолданылады. Мысалы, хобби сервоэлектродвигатель үшін потенциометр аналогты басқару сигналын жасай алады.

Цифрлық басқару сигналдары - бұл қалаулы нүктеге кодталған түрде көрсетілетін дискретті импульстер немесе биттер. Олар әдетте жоғары дәлдік, шығыс немесе байланыс қажет ететін татаулы немесе жоғары өнімділікті серво системалары үшін қолданылады. Мысалы, щеткесіз DC сервоэлектродвигатель үшін импульстың ұзындығын модуляциялау (PWM) сигналы цифрлық басқару сигналын жасай алады.

Сервоэлектродвигательдің контроллері өзінің ішіндегі интегралды схема немесе сыртқы құрылғы болуы мүмкін. Контроллер сыртқы басқарудан (компьютер немесе джойстиқ) келген басқару сигналдарын және сенсортан келген кері байланыс сигналдарын алады және моторды айналдыру үшін тура келетін басқару сигналдарын жасайды.

Контрол