Hva er en servostasjon, og hvordan fungerer den

Formål og enhet

Servostasjonen er mye brukt innen robotikk, maskinteknikk, bilindustri, prosessautomatisering i produksjon. Med sin hjelp blir manipulatorer betjent, åpning (full eller ufullstendig) eller lukking (tildekking) av skodder utført i maskinverktøyskonstruksjon for mating av skjæreverktøyet og andre aktuatorer.

Det er en enhet som består av en elektrisk motor, girkasse, posisjonssensor (koder) eller motstand og kontroller (kontrollenhet).

Med enkle ord er det en elektromekanisk stasjon som, gjennom intern tilbakemelding, angir den nøyaktige plasseringen av mekanismeskaftet avhengig av eksterne styresignaler.

Figuren viser et utsnitt av enheten:

Servo-stasjoner er tilgjengelige i forskjellige kapasiteter og formål: lav effekt fra 0,05 kW, brukt i bil og robotikk, for eksempel sg90 og betydelig effekt på 15 kW. De sistnevnte er montert i industrielle manipulatorer, CNC-maskiner, for styring av ventiler i olje- og gassindustrien, etc.

En elektrisk motor er ikke alltid montert som en motor på en servostasjon. Som en stasjon kan en sylinder med stang, drevet av trykkluft eller væske, brukes.

Typer servo

Servo-stasjoner er delt inn i elektromekaniske. I dem består mekanismen av en elektrisk motor og girkasse. De skiller seg i relativt lav hastighet.

Skilles med hvilken type motor som brukes:

• synkron, har høy rotasjonsnøyaktighet av utgangsakselen, og får raskt fart.
• asynkron, preget av stabil rotasjon av akselen;
• med en samlermotor med lik- eller vekselstrøm (universal).

Servostasjoner, der drivmekanismen er et stempel med sylinder, har høy hastighet. Den brukes i bilen for å skifte gir i automatgir. Montert i roboter som beveger belastninger på mer enn hundre kilo. I industrianlegg, for å skifte skodder i pakkemaskiner, hvor trykkluft brukes som energibærer.

De viktigste kjennetegnene på servostasjonen:

• Hovedparameter er dreiemomentet eller kraften på akselen. I passdataene angis to mengder, relativt til forskjellige forsyningsspenninger.
• Hastighet, viser hvor lenge utgangsakselen vil rotere med 60⁰. Verdier for forskjellige spenninger er indikert.
• Hvilket styresignal som brukes, analog eller digital.
• Forsyningsspenning. De fleste små stasjoner er drevet fra 4,8 til 7,2 volt. Det brukes for eksempel i radiostyrte modeller. Den er fullført med tre ledninger og har en standard pinout. Et styresignal sendes til hvitt, brunt eller gult, en rød spenning tilføres, og svart er en vanlig ledning.
• Arbeidsrotasjonsvinkel, vanligvis 180⁰ eller 360⁰. Oppgraderte stasjoner med konstant rotasjon av akselen er tilgjengelige;
• Fremstillingsmateriell for girutstyr. De er laget av messing, karbonfiber, plast eller kan kombineres.

I en elektromekanisk servomotor brukes elektriske motorer med en kjerne, under hvilken vibrasjon oppstår når pendelen roterer. Dette reduserer rotasjonsnøyaktigheten av utgående aksel. Motorer med minimal kinetisk energi fra rotoren fratas denne ulempen. Slike stasjoner er nødvendige for at CNC-maskinen skal etablere aktuatoren nøyaktig. Imidlertid er de dyrere enn kjernemotorer.

Den vanligste girkassen er et gir, som er designet for å senke hastigheten og øke dreiemomentet på utgående aksel. Mindre brukt er en stasjon med ormutstyr, som har et stort girforhold, men er dyrere og vanskeligere å produsere.

Bruksområde

Servostasjonen er mye brukt i robotikk og manipulatorer. Når du lager små mekanismer, brukes mg995 servo-stasjonen og lignende.

For å kontrollere moderne stasjoner i amatørprodukter brukes ofte representanter for Arduino-familien. Det representerer et sett med elektroniske enheter designet for å kontrollere roboter og automatiseringsenheter der en servo-stasjon brukes. Styresignalet kan være analogt eller digitalt.

Tilkoblingsskjema for stasjonen til kontrollenheten er vist på figuren. Enheten kan styre flere stasjoner.

For gulvvarme bruk automatisering som opprettholder en gitt temperatur. Og strømmen av kjølevæske, som er varmt vann fra kjelen, styres av en servostasjon.

Den er koblet til en kontrollenhet som overvåker temperaturen ved hjelp av en temperatursensor, og gir en kommando til RBM 24V elektrotermisk servostasjon. En AC230V servostasjon med regulator kan også brukes.

Temperaturkontroll i oppvarming utføres automatisk, som det brukes en servostyring type ICMA NC230V eller NC24V. Enheter er tilgjengelige for forskjellige forsyningsspenninger.

Den enhetlige servoen som brukes i bilen har små dimensjoner. Designet for å jobbe med ombord spenning på 12 volt. Den er integrert med en sentrallås og er installert på alle dører i bilen, inkludert den femte døren (bagasjeromsdøren).

Mekanismen styrer også strømmen av varm væske til komfyren. Den fungerer sammen med en termoelektrisk sensor, signalet som blir ført til kontrollenheten. Etter analyse sender sensoren en kommando til servostasjonen, som øker eller reduserer væskestrømmen.

For VAZ-biler brukes for eksempel en elektrisk stasjon med en SL-5 girkasse.

Dette er ikke en fullstendig liste over bruken av slike enheter.

Fordeler og ulemper

Servostasjonen har fordeler i forhold til lignende enheter, for eksempel trinnmotorer. På grunn av tilbakemeldingene kan mekanismen justere posisjonen til akselen, uavhengig av belastningen på aksen, som lar deg stille arbeidsmekanismen med høy nøyaktighet.

De viktigste fordelene er:

• høy posisjoneringsnøyaktighet;
• ved hjelp av en girkasse reduseres hastigheten og øyeblikket øker;
• posisjoneringen av arbeidsorganet kan enkelt justeres ved å gjøre en endring i kontrollprogrammet;
• muligheten til å oppnå større akselerasjon under drift, noe som gjør servoen mer egnet for bruk i høyhastighetsapparater sammenlignet med trinnmotorer;
• ensartet øyeblikk i nesten hele fartsområdet;
• tåler godt overbelastning.

Ulempene inkluderer:

• tilstedeværelsen av en girkasse (spesielt viktig hvis den har plastgir eller myke metaller);
• slitasje på motstandsspor (hvis et potensiometer brukes til tilbakemelding under posisjonering);
• komplekst oppsett av kontrollprogram for å oppnå resultater med høy nøyaktighet;
• høye kostnader for utstyr (sammenlignet med steppermotorer, for eksempel);
• nøyaktigheten er ofte mindre enn med trinnmotorer.

Men husk at alle fordeler og ulemper er gjennomsnitt, de kan være som trinnmotorer, som i en viss applikasjon vil vise seg bedre enn en servodrift, og omvendt.

Konklusjon

Den automatiske kontrollen av innenlandske og industrielle systemer er godt forankret i livene våre. Nylig har en stasjon under kontroll av programmerbare blokker for forskjellige formål som arduino blitt mye brukt.

Dette gjorde det mulig å lage fundamentalt nye amatørflygende radiostyrte enheter, roboter og barneleker. I industrien brukes servostasjonen i maskinverktøy, på en gravemaskin, på en ATV, etc. I dag er det umulig å forestille seg livet vårt uten servoer.

Videoen viser driften av sg90 analoge servoer i en edderkopprobotmodell:

Nå vet du hva en servo er, hvordan den er designet og hva den er til. Vi håper at informasjonen som er gitt har hjulpet deg å mestre dette emnet og forstå hovedpunktene. Hvis du har spørsmål, kan du stille dem i kommentarene under artikkelen!

Relaterte materialer:

• Hva er en rotor og stator i en motor
• Hvordan fungerer en strømmåler?
• Hvordan lage automatiske porter gjør-det-selv