Hvad er et servo-drev, og hvordan fungerer det

Formål og enhed

Servodrevet er vidt brugt inden for robotik, maskinteknik, bilindustri, procesautomation i produktionen. Med dens hjælp betjenes manipulatorer, åbning (fuld eller ufuldstændig) eller lukning (afdækning) af skodderne udføres i maskinværktøjskonstruktion til fodring af skæreværktøjet og andre aktuatorer.

Det er en enhed, der består af en elektrisk motor, gearkasse, positionssensor (kode) eller modstand og regulator (kontrolenhed).

Med enkle ord er det et elektromekanisk drev, der via intern feedback indstiller den nøjagtige placering af mekanismeskaftet afhængigt af eksterne styresignaler.

Figuren viser en sektion af enheden:

Servo drev er tilgængelige i forskellige kapaciteter og formål: lav effekt fra 0,05 kW, brugt i bil og robotik, for eksempel sg90 og en betydelig effekt på 15 kW. Sidstnævnte er monteret i industrielle manipulatorer, CNC-maskiner, til styring af ventiler i olie- og gasindustrien osv.

En elektrisk motor er ikke altid monteret som en motor på et servo-drev. Som et drev kan en cylinder med en stang, der drives af trykluft eller væske, anvendes.

Typer af servo

Servo drev er opdelt i elektromekaniske. I dem består mekanismen af ​​en elektrisk motor og gearkasse. De adskiller sig i relativt lav hastighed.

Skiller sig ud efter den anvendte motortype:

• synkron, har høj nøjagtighed af omdrejning af udgangsakslen, og vinder hurtigt fart;
• asynkron, kendetegnet ved stabil rotation af akslen;
• med en samlermotor med jævn- eller vekselstrøm (universal).

Servo-drev, hvor drivmekanismen er et stempel med en cylinder, har høj hastighed. Det bruges i bilen til at skifte gear i automatisk gearkasse. Monteret i robotter, der bevæger belastninger på mere end hundrede kilo. I industrianlæg til skifte af skodder i emballeringsmaskiner, hvor trykluft bruges som energibærer.

Vigtigste egenskaber ved servo-drevet:

• Hovedparameter er drejningsmomentet eller kraften på akslen. I pasdataene angives to mængder i forhold til forskellige forsyningsspændinger.
• Hastighed, viser hvor lang tid udgangsakslen roterer med 60⁰. Værdier for forskellige spændinger er angivet.
• Hvilket styresignal der bruges, analogt eller digitalt.
• Forsyningsspænding. De fleste små drev er drevet fra 4,8 til 7,2 volt. Det bruges f.eks. I radiostyrede modeller. Det er afsluttet med tre ledninger og har en standard pinout. Et styresignal sendes til hvid, brun eller gul, der leveres en rød spænding, og sort er en almindelig ledning.
• Arbejdsrotationsvinkel, normalt 180⁰ eller 360⁰. Opgraderede drev med konstant rotation af akslen er tilgængelige;
• Fremstillingsmateriale til gearredskaber. De er lavet af messing, carbonfiber, plast eller kan kombineres.

I et elektromekanisk servo-drev anvendes elektriske motorer med en kerne, under hvilken driften forekommer, når pendelen roterer. Dette reducerer omdrejningsnøjagtigheden af ​​udgangsakslen. Motorer med minimal kinetisk energi fra rotoren fratages denne ulempe. Sådanne drev er nødvendige for at CNC-maskinen skal nøjagtigt etablere aktuatoren. De er dog dyrere end kernemotorer.

Den mest almindelige gearkasse er et gear, der er designet til at sænke hastigheden og øge drejningsmomentet på outputakslen. Mindre almindeligt anvendte er et drev med et ormgear, der har et stort gearforhold, men er dyrere og vanskeligere at fremstille.

Anvendelsesområde

Servo drevet er vidt brugt i robotik og manipulatorer. Ved oprettelse af små mekanismer bruges mg995 servo drevet og lignende.

For at kontrollere moderne drev i amatørprodukter bruges ofte repræsentanter for Arduino-familien. Det repræsenterer et sæt elektroniske enheder, der er designet til at kontrollere robotter og automatiseringsenheder, hvor der bruges et servodrev. Styresignalet kan være analogt eller digitalt.

Forbindelsesdiagrammet for drevet til kontrolenheden er vist på figuren. Enheden kan styre flere drev.

Ved gulvvarme skal du bruge automatisering, der opretholder en given temperatur. Og strømmen af ​​kølevæske, der er varmt vand fra kedlen, styres af et servo-drev.

Det er tilsluttet en kontrolenhed, der overvåger temperaturen ved hjælp af en temperatursensor og udsender en kommando til RBM 24V elektrotermisk servo-drev. Et AC230V servo-drev med en regulator kan også bruges.

Temperaturkontrol ved opvarmning udføres automatisk, til hvilken der anvendes en servo-drev type ICMA NC230V eller NC24V. Enheder er tilgængelige til forskellige forsyningsspændinger.

Den samlede servo, der bruges i bilen, har små dimensioner. Designet til at arbejde med indbygget spænding på 12 volt. Det er integreret med en centrallås og er installeret på alle døre i bilen, inklusive den femte dør (bagagerumsdør).

Mekanismen styrer også strømmen af ​​varm væske til komfuret. Det fungerer sammen med en termoelektrisk sensor, hvis signal føres til styreenheden. Efter analyse sender sensoren en kommando til servodrevet, hvilket øger eller mindsker strømmen af ​​væske.

For VAZ-biler bruges for eksempel et elektrisk drev med en SL-5-gearkasse.

Dette er ikke en komplet liste over brugen af ​​sådanne enheder.

Fordele og ulemper

Servo-drevet har fordele i forhold til lignende enheder, såsom steppermotorer. På grund af feedback kan mekanismen korrigere akselens position, uanset belastningen på aksen, hvilket giver dig mulighed for at indstille arbejdsmekanismen med stor nøjagtighed.

De vigtigste fordele er:

• høj positioneringsnøjagtighed;
• ved hjælp af en gearkasse reduceres hastigheden, og øjeblikket øges;
• arbejdsorganets placering kan let justeres ved at foretage en ændring af kontrolprogrammet;
• evnen til at opnå større acceleration under drift, hvilket gør servoen mere velegnet til brug i højhastighedsindretninger sammenlignet med trinmotorer;
• ensartet øjeblik i næsten hele hastighedsområdet;
• godt tolerere overbelastning.

Ulemperne inkluderer:

• tilstedeværelsen af ​​en gearkasse (især kritisk, hvis den har plastudstyr eller bløde metaller);
• slid af resistive spor (hvis der bruges et potentiometer til feedback under positionering);
• komplekst opsætning af kontrolprogram for at opnå resultater med høj nøjagtighed;
• høje omkostninger til udstyr (sammenlignet med f.eks. steppermotorer);
• nøjagtigheden er ofte mindre end med steppermotorer.

Men husk, at der er gennemsnit af alle fordele og ulemper, de kan være som trinmotorer, som i en bestemt anvendelse viser sig bedre end et servodrev, og vice versa.

konklusion

Den automatiske kontrol af indenlandske og industrielle systemer er fast forankret i vores liv. For nylig er et drev under kontrol af programmerbare blokke til forskellige formål såsom arduino blevet vidt brugt.

Dette gjorde det muligt at skabe grundlæggende nye amatørflyvende radiostyrede enheder, robotter og børnetøj. I industrien bruges servodrevet i værktøjsmaskiner, på en gravemaskine, på en ATV osv. I dag er det umuligt at forestille os vores liv uden servoer.

Videoen viser betjeningen af ​​de sg90 analoge servoer i en edderkoprobotmodel:

Nu ved du hvad en servo er, hvordan den er designet og hvad den er til. Vi håber, at de givne oplysninger har hjulpet dig med at mestre dette emne og forstå de vigtigste punkter. Hvis du har spørgsmål, kan du stille dem i kommentarerne under artiklen!

Relaterede materialer:

• Hvad er en rotor og stator i en motor
• Hvordan fungerer en elektricitetsmåler?
• Hvordan man laver automatiske porte gør-det-selv