Ano ang isang servo drive at paano ito gumagana

Layunin at aparato

Ang servo drive ay malawakang ginagamit sa mga robotics, mechanical engineering, automotive, process automation sa paggawa. Sa tulong ng mga manipulators nito ay kumilos, binubuksan (buo o hindi kumpleto) o pagsasara (sumasaklaw) ng mga shutter ay isinasagawa, sa konstruksyon ng tool sa makina para sa pagpapakain ng tool sa pagputol at iba pang mga actuators.

Ito ay isang aparato na binubuo ng isang de-koryenteng motor, gearbox, sensor ng posisyon (encoder) o risistor at controller (aparato ng kontrol).

Sa mga simpleng salita, ito ay isang electromekanikal na drive na, sa pamamagitan ng panloob na puna, ay nagtatakda ng eksaktong posisyon ng baras ng mekanismo depende sa mga panlabas na signal signal.

Ang figure ay nagpapakita ng isang seksyon ng aparato:

Ang mga drive ng servo ay magagamit sa iba't ibang mga kapasidad at layunin: mababang lakas mula sa 0.05 kW, na ginamit sa automotiko at robotics, halimbawa, sg90 at makabuluhang kapangyarihan ng 15 kW. Ang huli ay naka-mount sa mga pang-industriya na manipulators, CNC machine, para sa pagkontrol ng mga balbula sa industriya ng langis at gas, atbp.

Ang isang de-koryenteng motor ay hindi palaging naka-mount bilang isang motor sa isang servo drive. Bilang isang drive, ang isang silindro na may isang baras, na hinihimok ng naka-compress na hangin o likido, ay maaaring magamit.

Mga uri ng Servo

Ang mga drive ng servo ay nahahati sa electromekanikal. Sa kanila, ang mekanismo ay binubuo ng isang de-koryenteng motor at gearbox. Nag-iiba sila sa medyo mababang bilis.

Nakikilala sa uri ng engine na ginamit:

• magkakasabay, may mataas na katumpakan ng pag-ikot ng output shaft, mabilis na nakakakuha ng momentum;
• hindi ligtas, matatag na pag-ikot ng baras;
• na may motor kolektor ng direkta o alternatibong kasalukuyang (unibersal).

Ang drive ng Servo, kung saan ang mekanismo ng pagmamaneho ay isang piston na may isang silindro, ay may mataas na bilis. Ginagamit ito sa kotse upang baguhin ang mga gears sa awtomatikong paghahatid. Naka-mount sa mga robot na gumagalaw ng higit sa isang daang kilo. Sa mga pang-industriya na halaman, para sa paglipat ng mga shutter sa mga machine ng packaging, kung saan ang naka-compress na hangin ay ginagamit bilang isang carrier ng enerhiya.

Pangunahing katangian ng servo drive:

• Ang pangunahing parameter ay ang metalikang kuwintas o puwersa sa baras. Sa data ng pasaporte, ipinapahiwatig ang dalawang dami, na nauugnay sa iba't ibang mga boltahe ng supply.
• Bilis, ipinapakita kung gaano katagal ang output shaft ay paikutin ng 60⁰. Ang mga halaga para sa iba't ibang mga boltahe ay ipinahiwatig.
• Aling control signal ang ginagamit, analog o digital.
• Ibigay ang boltahe. Karamihan sa mga maliliit na drive ay pinalakas mula sa 4.8 hanggang 7.2 volts. Ginagamit ito, halimbawa, sa mga modelo na kinokontrol ng radyo. Nakumpleto ito kasama ang tatlong mga wire at may standard na pinout. Ang isang control signal ay ipinapadala sa puti, kayumanggi o dilaw, ang isang pulang boltahe ay ibinibigay, at ang itim ay isang karaniwang kawad.
• Ang anggulo ng pagtatrabaho ng pag-ikot, karaniwang 180⁰ o 360⁰. Ang na-upgrade na drive na may palaging pag-ikot ng baras ay magagamit;
• Gear na materyales sa paggawa ng gear. Ang mga ito ay gawa sa tanso, carbon fiber, plastic o maaaring pagsamahin.

Sa isang electromekanikal na servo drive, ginagamit ang mga de-koryenteng motor na may isang pangunahing, sa panahon ng operasyon kung saan ang panginginig ng boses ay nangyayari kapag umiikot ang pendulum. Binabawasan nito ang kawastuhan ng pag-ikot ng output shaft. Ang mga Motors na may kaunting enerhiya ng kinetic ng rotor ay binawian ng disbenteng ito. Ang mga naturang drive ay kinakailangan para sa CNC machine upang tumpak na maitaguyod ang actuator. Gayunpaman, ang mga ito ay mas mahal kaysa sa mga pangunahing engine.

Ang pinakakaraniwang gearbox ay isang gear, na idinisenyo upang bawasan ang bilis at dagdagan ang metalikang kuwintas sa baras ng output. Ang hindi gaanong karaniwang ginagamit ay isang drive na may worm gear, na may malaking ratio ng gear, ngunit mas mahal at mas mahirap gawin.

Lugar ng aplikasyon

Ang drive ng servo ay malawakang ginagamit sa mga robotics at manipulators. Kapag lumilikha ng mga maliliit na mekanismo, ginagamit ang mg995 servo drive at katulad nito.

Upang makontrol ang mga modernong drive sa mga produktong amateur, madalas na ginagamit ang mga kinatawan ng pamilya Arduino. Ito ay kumakatawan sa isang hanay ng mga elektronikong aparato na idinisenyo upang makontrol ang mga robot at aparato ng automation kung saan ginagamit ang isang servo drive. Ang control signal ay maaaring maging analog o digital.

Ang diagram ng koneksyon ng drive sa aparato ng control ay ipinapakita sa figure. Maaaring kontrolin ng aparato ang maraming mga drive.

Para sa underfloor na pag-init ng paggamit ng automation na nagpapanatili ng isang ibinigay na temperatura. At ang daloy ng coolant, na kung saan ay mainit na tubig mula sa boiler, ay kinokontrol ng isang servo drive.

Ito ay konektado sa isang aparato na kontrol na sinusubaybayan ang temperatura gamit ang isang sensor ng temperatura, at nag-isyu ng isang utos sa RBM 24V electrothermal servo drive. Maaari ring magamit ang isang AC230V servo drive na may isang regulator.

Ang control ng temperatura sa pag-init ay awtomatikong isinasagawa, kung saan ginagamit ang isang uri ng servo drive na ICMA NC230V o NC24V. Magagamit ang mga aparato para sa iba't ibang mga boltahe ng supply.

Ang pinag-isang servo na ginamit sa kotse ay may maliit na sukat. Dinisenyo upang gumana sa boltahe ng on-board na 12 volts. Ito ay isinama sa isang gitnang lock at naka-install sa lahat ng mga pintuan ng kotse, kabilang ang ikalimang pintuan (trunk door).

Kinokontrol din ng mekanismo ang daloy ng mainit na likido sa kalan. Gumagana ito kasabay ng isang thermoelectric sensor, ang signal mula sa kung saan ay pinakain sa control device. Matapos ang pagsusuri, ang sensor ay nagpapadala ng isang utos sa drive ng servo, na pinatataas o binabawasan ang daloy ng likido.

Halimbawa, para sa mga sasakyan ng VAZ, ginagamit ang isang electric drive na may isang SL-5 gearbox.

Hindi ito isang kumpletong listahan ng paggamit ng mga nasabing aparato.

Mga kalamangan at kawalan

Ang drive ng servo ay may mga pakinabang sa mga katulad na aparato, tulad ng mga motor ng stepper. Dahil sa puna, ang mekanismo ay maaaring iwasto ang posisyon ng baras, anuman ang pag-load sa axis, na nagbibigay-daan sa iyo upang maitakda ang mekanismo ng pagtatrabaho nang may mataas na katumpakan.

Ang pangunahing bentahe ay:

• mataas na kawastuhan sa pagpoposisyon;
• sa tulong ng isang gearbox, ang bilis ay nabawasan at ang pagtaas ng sandali;
• ang pagpoposisyon ng nagtatrabaho na katawan ay madaling maiakma sa pamamagitan ng paggawa ng pagbabago sa control program;
• ang kakayahang makamit ang mas malaking pabilis sa panahon ng operasyon, na ginagawang mas angkop ang servo para magamit sa mga aparato na may mataas na bilis, kumpara sa mga motor ng stepper;
• pare-parehong sandali sa halos buong saklaw ng bilis;
• mahusay na tiisin ang labis na karga.

Kabilang sa mga kawalan ay:

• ang pagkakaroon ng isang gearbox (lalo na kritikal kung mayroon itong mga plastik na gears o malambot na metal);
• magsuot ng resistive track (kung ang isang potensyomiter ay ginagamit para sa puna sa pagpoposisyon);
• kumplikadong pag-setup ng programa ng kontrol upang makakuha ng mataas na mga resulta ng kawastuhan;
• mataas na gastos ng kagamitan (kumpara sa mga motor ng stepper, halimbawa);
• Ang kawastuhan ay madalas na mas mababa kaysa sa mga motor ng stepper.

Ngunit tandaan na ang lahat ng mga pakinabang at kawalan ay na-average, maaari silang maging tulad ng mga stepper motor, na sa isang tiyak na aplikasyon ay magpapakita sa kanilang sarili nang mas mahusay kaysa sa isang servo drive, at kabaligtaran.

Konklusyon

Ang awtomatikong kontrol ng mga sistemang pang-domestic at pang-industriya ay matatag na nakaugat sa ating buhay. Kamakailan lamang, ang isang drive sa ilalim ng kontrol ng mga maaaring ma-program na mga bloke para sa iba't ibang mga layunin tulad ng arduino ay malawakang ginagamit.

Ginagawa nitong posible na lumikha ng panimula ng mga bagong baguhan na kinokontrol ng radyo, mga robot, at mga laruan ng mga bata. Sa industriya, ang servo drive ay ginagamit sa mga tool ng makina, sa isang excavator, sa isang ATV, atbp. Ngayon imposibleng isipin ang ating buhay nang walang mga servo.

Ipinapakita ng video ang pagpapatakbo ng sg90 analog servos sa isang modelo ng spider robot:

Ngayon alam mo kung ano ang isang servo, kung paano ito idinisenyo at kung ano ito para sa. Inaasahan namin na ang impormasyong ibinigay ay nakatulong sa iyo na makabisado ang paksang ito at maunawaan ang mga pangunahing punto. Kung mayroon kang mga katanungan, tanungin sila sa mga komento sa ilalim ng artikulo!

Mga kaugnay na materyales:

• Ano ang isang rotor at stator sa isang engine
• Paano gumagana ang isang metro ng kuryente?
• Paano gumawa ng awtomatikong mga gate do-it-yourself