Servo sürücü nedir ve nasıl çalışır?

Amaç ve cihaz

Servo sürücü robotik, makine mühendisliği, otomotiv ve üretimdeki süreçlerin otomasyonunda geniş bir uygulama buldu. Yardımı ile manipülatörler çalıştırılır, kesme aletinin ve diğer aktüatörlerin beslenmesi için makine aletinin yapımında panjurların açılması (tam veya eksik) veya kapatılması (örtülmesi) gerçekleştirilir.

Bir elektrik motoru, şanzıman, konum sensörü (kodlayıcı) veya direnç ve kontrolörden (kontrol cihazı) oluşan bir cihazdır.

Basit bir ifadeyle, dahili geri besleme yoluyla, harici kontrol sinyallerine bağlı olarak mekanizma şaftının tam konumunu ayarlayan bir elektromekanik tahriktir.

Şekilde cihazın bir bölümü gösterilmektedir:

Servo sürücüler çeşitli kapasitelerde ve amaçlarda mevcuttur: 0,05 kW'tan düşük güç, otomotiv ve robotikte kullanılır, örneğin sg90 ve önemli 15 kW güç. İkincisi, petrol ve gaz endüstrisindeki vanaları kontrol etmek için endüstriyel manipülatörlere, CNC makinelerine monte edilir.

Elektrikli motor her zaman servo sürücüye motor olarak monte edilmez. Bir tahrik olarak, basınçlı hava veya sıvı ile sürülen bir çubuklu bir silindir kullanılabilir.

Servo Çeşitleri

Servo sürücüler elektromekanik olarak ayrılır. İçlerinde, mekanizma bir elektrik motoru ve şanzımandan oluşur. Nispeten düşük hızda farklılık gösterirler.

Kullanılan motor tipine göre ayırt edilir:

• senkron, çıkış mili dönme yüksek doğruluk var, hızla ivme kazanıyor;
• asenkron, kararlı şaft dönüşü;
• doğru veya alternatif akım (üniversal) bir kollektör motoru ile.

Tahrik mekanizmasının silindirli bir piston olduğu servo sürücüler yüksek hıza sahiptir. Arabada otomatik şanzımanda vites değiştirmek için kullanılır. Yüz kilogramdan fazla yük taşıyan robotlara monte edilmiştir. Endüstriyel tesislerde, basınçlı havanın bir enerji taşıyıcı olarak kullanıldığı paketleme makinelerinde panjurları değiştirmek için.

Servo sürücünün ana özellikleri:

• Ana parametre şaft üzerindeki tork veya kuvvettir. Pasaport verilerinde, farklı besleme voltajlarına göre iki miktar belirtilir.
• Hız, çıkış milinin ne kadar döneceğini 60 gösterir⁰. Farklı gerilimler için değerler belirtilmiştir.
• Hangi kontrol sinyali kullanılır, analog veya dijital.
• Besleme gerilimi. Çoğu küçük sürücü 4,8 ila 7,2 volt arasında çalışır. Örneğin radyo kontrollü modellerde kullanılır. Üç tel ile tamamlanır ve standart bir pin çıkışı vardır. Beyaz, kahverengi veya sarıya bir kontrol sinyali gönderilir, kırmızı bir voltaj verilir ve siyah ortak bir teldir.
• Çalışma dönüş açısı, genellikle 180⁰ veya 360⁰. Milin sürekli dönüşüne sahip yükseltilmiş sürücüler mevcuttur;
• Dişli dişli üretim malzemesi. Pirinç, karbon fiber, plastikten yapılmış veya birleştirilebilir.

Elektromekanik bir servo sürücüde, çalışma sırasında sarkaç döndüğünde titreşim meydana gelen bir çekirdekli elektrik motorları kullanılır. Bu, çıkış milinin dönme hassasiyetini azaltır. Rotorun minimum kinetik enerjisine sahip motorlar bu dezavantajdan mahrumdur. Bu tür sürücüler CNC makinesinin aktüatörü doğru bir şekilde kurması için gereklidir. Ancak, çekirdek motorlardan daha pahalıdırlar.

En yaygın şanzıman, hızı azaltmak ve çıkış milindeki torku arttırmak için tasarlanmış bir dişli kutusudur. Daha az kullanılan, büyük dişli oranına sahip, ancak daha pahalı ve üretimi daha zor olan sonsuz dişli bir tahriktir.

Uygulama alanı

Servo sürücü robotik ve manipülatörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Küçük mekanizmalar oluştururken, mg995 servo sürücü ve benzerleri kullanılır.

Amatör ürünlerde modern sürücüleri kontrol etmek için Arduino ailesinin temsilcileri sıklıkla kullanılır. Bir servo sürücünün kullanıldığı robotları ve otomasyon cihazlarını kontrol etmek için tasarlanmış bir dizi elektronik cihazı temsil eder. Kontrol sinyali analog veya dijital olabilir.

Sürücünün kontrol cihazına bağlantı şeması şekilde gösterilmiştir. Aygıt birden fazla sürücüyü kontrol edebilir.

Yerden ısıtma için belirli bir sıcaklığı koruyan otomasyon kullanın. Ve kazandan sıcak su olan soğutma sıvısı akışı, bir servo sürücü tarafından kontrol edilir.

Bir sıcaklık sensörü kullanarak sıcaklığı izleyen ve RBM 24V elektrotermal servo sürücüye bir komut veren bir kontrol cihazına bağlanır. Regülatörlü bir AC230V servo sürücü de kullanılabilir.

Isıtmada sıcaklık kontrolü, ICMA NC230V veya NC24V tipi bir servo sürücü kullanılan otomatik olarak gerçekleştirilir. Çeşitli besleme gerilimleri için cihazlar mevcuttur.

Arabada kullanılan birleşik servo küçük boyutlara sahiptir. 12 voltluk dahili voltajla çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Merkezi bir kilitle entegredir ve beşinci kapı (bagaj kapısı) dahil olmak üzere aracın tüm kapılarına monte edilir.

Mekanizma ayrıca sıcak sıvının soba akışını da kontrol eder. Sinyal, kontrol cihazına beslenen bir termoelektrik sensör ile birlikte çalışır. Analizden sonra, sensör servo sürücüye bir akış gönderir, bu da sıvı akışını artırır veya azaltır.

Örneğin, VAZ otomobiller için, SL-5 şanzımanlı bir elektrikli tahrik kullanılır.

Bu, bu tür cihazların kullanımının tam bir listesi değildir.

Avantajlar ve dezavantajlar

Servo sürücünün, step motorlar gibi benzer cihazlara göre avantajları vardır. Geri besleme nedeniyle, mekanizma aks yükünden bağımsız olarak şaftın konumunu düzeltebilir, bu da çalışma mekanizmasını yüksek doğrulukla ayarlamanıza izin verir.

Başlıca avantajları:

• yüksek konumlandırma hassasiyeti;
• bir şanzıman yardımıyla hız azalır ve an artar;
• çalışma gövdesinin pozisyonu, kontrol programında bir değişiklik yapılarak kolayca ayarlanabilir;
• kademeli motorlara kıyasla servoyu yüksek hızlı cihazlarda kullanım için daha uygun hale getiren çalışma sırasında daha fazla hızlanma elde etme yeteneği;
• neredeyse tüm hız aralığında eşit bir moment;
• iyi tolere aşırı yük.

Dezavantajları şunları içerir:

• bir dişli kutusunun varlığı (özellikle plastik dişliler veya yumuşak metaller varsa kritiktir);
• dirençli izlerin aşınması (konumlandırma sırasında geri besleme için bir potansiyometre kullanılıyorsa);
• yüksek doğrulukta sonuçlar elde etmek için karmaşık kontrol programı kurulumu;
• yüksek ekipman maliyeti (örneğin step motorlarla karşılaştırıldığında);
• doğruluk genellikle step motorlara göre daha düşüktür.

Ancak, tüm avantajların ve dezavantajların ortalamasının bulunduğunu, belirli bir uygulamada kendilerini bir servo sürücüden daha iyi gösterecek step motorlar gibi olabileceğini unutmayın.

Sonuç

Evsel ve endüstriyel sistemlerin otomatik kontrolü yaşamlarımıza sıkı sıkıya bağlıdır. Son zamanlarda, arduino gibi çeşitli amaçlar için programlanabilir blokların kontrolü altındaki bir sürücü yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu, temelde yeni amatör uçan radyo kontrollü cihazlar, robotlar ve çocuk oyuncakları oluşturmayı mümkün kıldı. Endüstride, servo sürücü takım tezgahlarında, bir ekskavatörde, ATV'de vb. Bugün hayatımızı servosuz hayal etmek imkansız.

Video, bir örümcek robot modelinde sg90 analog servoların çalışmasını gösterir:

Artık bir servonun ne olduğunu, nasıl tasarlandığını ve ne için olduğunu biliyorsunuz. Sağlanan bilgilerin bu konuda uzmanlaşmanıza ve ana noktaları anlamanıza yardımcı olmasını umuyoruz. Sorularınız varsa, makalenin altındaki yorumlarda sorun!

İlgili malzemeler:

• Motordaki rotor ve stator nedir
• Bir elektrik sayacı nasıl çalışır?
• Otomatik kapılar nasıl kendiniz yapılır