Ce este un servomotor și cum funcționează

Scopul și dispozitivul

Servomotorul a găsit o aplicație largă în robotică, inginerie mecanică, automobile și automatizarea proceselor în producție. Cu ajutorul său, manipulatoarele sunt acționate, deschiderea (completă sau incompletă) sau închiderea (acoperirea) obloanelor este realizată, în construcția mașinii unelte pentru alimentarea sculei de tăiere și a altor actuatoare.

Este un dispozitiv format dintr-un motor electric, cutie de viteze, senzor de poziție (codificator) sau rezistență și controler (dispozitiv de control).

În cuvinte simple, este o unitate electromecanică care, prin feedback intern, stabilește poziția exactă a arborelui mecanismului în funcție de semnalele de control externe.

Figura arată o secțiune a dispozitivului:

Servomotoarele sunt disponibile în diverse capacități și scopuri: putere scăzută de la 0,05 kW, folosită în automobile și robotică, de exemplu, sg90 și o putere semnificativă de 15 kW. Acestea din urmă sunt montate în manipulatoare industriale, mașini CNC, pentru controlul supapelor din industria petrolului și a gazelor etc.

Un motor electric nu este întotdeauna montat ca motor pe un servomotor. Ca antrenare, se poate folosi un cilindru cu o tijă, condus de aer comprimat sau lichid.

Tipuri de servo

Servomotoarele sunt împărțite în electromecanice. În ele, mecanismul constă dintr-un motor electric și o cutie de viteze. Diferă în viteză relativ mică.

Distins după tipul de motor utilizat:

• sincrone, au o precizie mare de rotație a arborelui de ieșire, câștigând rapid impulsul;
• asincron, caracterizat prin rotația stabilă a arborelui;
• cu un motor colector cu curent continuu sau alternativ (universal).

Servomotoarele, unde mecanismul de conducere este un piston cu un cilindru, au viteză mare. Este utilizat în mașină pentru a schimba angrenajele în transmisie automată. Montat în roboți care mișcă sarcini de peste o sută de kilograme. În uzinele industriale, pentru comutarea obloanelor la mașinile de ambalare, unde aerul comprimat este utilizat ca purtător de energie.

Principalele caracteristici ale servo drive-ului:

• Parametrul principal este cuplul sau forța de pe arbore. În datele pașaportului, sunt indicate două cantități, în raport cu tensiunile de alimentare diferite.
• Viteza, arată cât timp arborele de ieșire se va roti cu 60⁰. Valorile pentru diferite tensiuni sunt indicate.
• Ce semnal de control este utilizat analogic sau digital.
• Tensiunea de alimentare. Cele mai multe unități mici sunt alimentate de la 4,8 la 7,2 volți. Este utilizat, de exemplu, la modelele controlate radio. Este completat cu trei fire și are un pinout standard. Un semnal de control este trimis în alb, maro sau galben, este furnizată o tensiune roșie, iar negrul este un fir comun.
• Unghiul de rotație de lucru, de obicei 180⁰ sau 360⁰. Sunt disponibile acționări modernizate cu rotație constantă a arborelui;
• Material de fabricare a angrenajelor. Sunt confecționate din alamă, fibră de carbon, plastic sau pot fi combinate.

Într-un servomotor electromecanic, se utilizează motoare electrice cu miez, în timpul funcționării cărora se produce vibrația la rotirea pendulului. Acest lucru reduce precizia de rotație a arborelui de ieșire. Motoarele cu energie cinetică minimă a rotorului sunt lipsite de acest dezavantaj. Astfel de acționări sunt necesare pentru ca mașina CNC să stabilească cu exactitate actuatorul. Cu toate acestea, sunt mai scumpe decât motoarele de bază.

Cea mai obișnuită cutie de viteze este un angrenaj, care este conceput pentru a scădea viteza și a crește cuplul pe arborele de ieșire. Mai puțin folosită este o unitate cu un angrenaj cu vierme, care are un raport mare de viteză, dar este mai scumpă și mai dificil de fabricat.

Domeniul de aplicare

Servomotorul este utilizat pe scară largă în robotică și manipulatoare. Când creați mecanisme mici, utilizați un servo mg995 și altele asemenea.

Pentru a controla unitățile moderne în produsele amatorice, reprezentanții familiei Arduino sunt adesea folosiți. Reprezintă un set de dispozitive electronice concepute pentru a controla roboții și dispozitivele de automatizare unde se utilizează un servomotor. Semnalul de control poate fi analog sau digital.

Diagrama de conexiune a unității de acționare la dispozitivul de control este prezentată în figură. Dispozitivul poate controla mai multe unități.

Pentru încălzirea în pardoseală, folosiți automatizarea care menține o temperatură dată. Și fluxul de lichid de răcire, care este apă caldă din cazan, este controlat de un servomotor.

Este conectat la un dispozitiv de control care monitorizează temperatura folosind un senzor de temperatură și emite o comandă la servomotorul electrotermic RBM 24V. De asemenea, poate fi folosit un servomotor AC230V cu regulator.

Controlul temperaturii la încălzire se realizează automat, pentru care se utilizează un servomotor de tip ICMA NC230V sau NC24V. Dispozitivele sunt disponibile pentru diverse tensiuni de alimentare.

Serviciul unificat folosit în mașină are dimensiuni reduse. Proiectat pentru a lucra cu o tensiune de bord de 12 volți. Este integrat cu o încuietoare centrală și este instalat pe toate ușile mașinii, inclusiv a cincea ușă (ușa portbagajului).

Mecanismul controlează de asemenea fluxul de lichid fierbinte către aragaz. Funcționează împreună cu un senzor termoelectric, semnalul de la care este alimentat dispozitivul de control. După analiză, senzorul trimite o comandă servomotorului, care crește sau scade debitul de lichid.

De exemplu, pentru mașinile VAZ, se utilizează o unitate electrică cu cutie de viteze SL-5.

Aceasta nu este o listă completă a utilizării unor astfel de dispozitive.

Avantaje și dezavantaje

Servomotorul are avantaje față de dispozitive similare, cum ar fi motoarele pas cu pas. Datorită feedback-ului, mecanismul poate corecta poziția arborelui, indiferent de sarcina pe osie, ceea ce vă permite să setați mecanismul de lucru cu o precizie ridicată.

Principalele avantaje sunt:

• precizie de poziționare ridicată;
• cu ajutorul unei cutii de viteze, viteza este redusă și momentul crește;
• poziționarea corpului de lucru poate fi ușor ajustată prin modificarea programului de control;
• capacitatea de a obține o accelerare mai mare în timpul funcționării, ceea ce face ca servo să fie mai potrivit pentru utilizarea în dispozitivele de mare viteză, în comparație cu motoarele pas cu pas;
• moment uniform pe aproape întregul interval de viteză;
• tolerează bine supraîncărcarea.

Dezavantajele includ:

• prezența unei cutii de viteze (mai ales critică dacă are angrenaje din plastic sau metale moi);
• uzura pieselor rezistive (dacă se utilizează un potențiometru pentru feedback în timpul poziționării);
• configurarea complexă a programului de control pentru a obține rezultate de mare precizie;
• costuri ridicate ale echipamentelor (în comparație cu motoarele cu pas, de exemplu);
• precizia este adesea mai mică decât la motoarele pas cu pas.

Rețineți însă că toate avantajele și dezavantajele sunt mediate, ele pot fi ca motoarele pas cu pas, care într-o anumită aplicație se vor arăta mai bune decât un servomotor și invers.

concluzie

Controlul automat al sistemelor interne și industriale este puternic înrădăcinat în viața noastră. Recent, o unitate sub controlul blocurilor programabile pentru diferite scopuri, cum ar fi arduino, a fost utilizată pe scară largă.

Acest lucru a făcut posibilă crearea de noi dispozitive, roboți și jucării pentru copii, cu control radio radio, pentru amatori. În industrie, servomotorul este folosit în mașini-unelte, pe un excavator, pe un ATV etc. Astăzi este imposibil să ne imaginăm viața fără servos.

Videoclipul arată funcționarea servosurilor analogice sg90 într-un model de robot de păianjen:

Acum știți ce este un servo, cum este proiectat și pentru ce este. Sperăm că informațiile furnizate v-au ajutat să stăpâniți acest subiect și să înțelegeți principalele puncte. Dacă aveți întrebări, întrebați-le în comentariile de sub articol!

Materiale conexe:

• Ce este un rotor și un stator într-un motor
• Cum funcționează un contor de electricitate?
• Cum să faceți porțile automate, faceți-o singuri