Servodrev: enhed, funktionsprincip, formål, typer

Formål og enhed

Servodrevet er meget udbredt inden for robotik, maskinteknik, bilproduktion og procesautomatisering i produktionen. Med dens hjælp aktiveres manipulatorer, åbning (fuld eller ufuldstændig) eller lukning udføres (dæksel) spjæld, i værktøjsmaskiner til levering af skæreværktøjer og andre aktuatorer.

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

I enkle ord er det et elektromekanisk drev, der gennem intern feedback indstiller mekanisksakslens nøjagtige position afhængigt af eksterne styresignaler.

Figuren viser et snit af enheden:

Servodrev er tilgængelige i forskellige kapaciteter og formål: lav effekt fra 0,05 kW, brugt inden for automobil 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 elmotor er ikke altid monteret på et servodrev som en motor. Drevet kan være en cylinder med en stang, der drives af trykluft eller væske.

Servotyper

Servoer er opdelt i elektromekanisk. I dem består mekanismen af ​​en elektrisk motor og en gearkasse. De adskiller sig i forholdsvis lav hastighed.

Skel ved den anvendte motortype:

• synkront, har en høj nøjagtighed i rotation af udgangsakslen, får hurtigt fart;
• asynkron, kendetegnet ved stabil akselrotation;
• med kollektor DC eller AC motor (universal).

Servoer, hvor drivmekanismen er et stempel med en cylinder, har en høj reaktionshastighed. Det bruges i en bil til at skifte gear i en automatgear. Monteret i robotter, der bevæger sig over hundrede kilo. I industrielle installationer til skift af spjæld i emballeringsmaskiner, hvor trykluft bruges som energibærer.

Servos hovedkarakteristika:

• Hovedparameteren er drejningsmomentet eller kraften på akslen. I pasdata angives to værdier i forhold til forskellige forsyningsspændinger.
• Hastighed, viser hvor lang tid det vil tage at dreje udgangsakslen med 60⁰. Værdier er angivet for forskellige størrelser af spændinger.
• Uanset om styresignalet bruges, analogt eller digitalt.
• Forsyningsspænding. De fleste små drev drives fra 4,8 til 7,2 volt. Anvendes for eksempel i radiostyrede modeller. Den leveres med tre ledninger og har en standard pinout. Styresignalet tilføres hvid, brun eller gul, forsyningsspændingen er rød, og den sorte er den almindelige ledning.
• Arbejdsvinkel, normalt 180⁰ eller 360⁰. Opgraderede drev med konstant akselrotation er tilgængelige;
• Materiale til fremstilling af reduktionsgear. De er lavet af messing, kulfiber, plast eller kan kombineres.

Det elektromekaniske servodrev bruger elektriske motorer med en kerne, som vibrerer, når pendulet roterer. Dette reducerer drejnøjagtigheden af ​​udgangsakslen. Motorer med minimal rotorens kinetiske energi er fri for denne ulempe. Sådanne drev er nødvendige for, at CNC -værktøjet kan placere aktuatoren nøjagtigt. De er dog dyrere end kernemotorer.

Den mest almindelige gearkasse er gear, som er designet til at reducere hastigheden og øge drejningsmomentet på udgangsakslen. Mindre almindeligt bruges et snekkegeardrev, som har et stort gearforhold, men er dyrere og vanskeligere at fremstille.

Anvendelsesområde

Servoen bruges meget i robotik og manipulatorer. Når du opretter små mekanismer, skal du bruge mg995 servodrevet og lignende.

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

Diagrammet til tilslutning af drevet til styreenheden er vist på figuren. Enheden kan styre flere drev.

Til gulvvarme bruges automatisering, der opretholder den indstillede temperatur. Og forsyningen af ​​kølevæsken, som er varmt vand fra varmekedlen, reguleres af et servodrev.

Den er forbundet til en styreenhed, der overvåger temperaturen ved hjælp af en temperatursensor og udsender en kommando til et elektrotermisk servodrev RBM 24V. AC230V servodrevet med en regulator kan også bruges.

Temperaturregulering ved opvarmning udføres automatisk, hvortil der anvendes et servodrev af typen ICMA NC230V eller NC24V. Enhederne fås til forskellige forsyningsspændinger.

Den ensartede servo, der bruges i bilen, er lille i størrelsen. Designet til at arbejde med 12 Volt indbygget spænding. Den er integreret med centrallåsen og er installeret på alle bilens døre, inklusive den femte dør (bagklap).

Mekanismen styrer også tilførslen af ​​varm væske til komfuret. Det fungerer sammen med en termoelektrisk sensor, hvis signal sendes til styreenheden. Efter analyse sender sensoren en kommando til servoen, som øger eller formindsker væskestrømmen.

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

Dette er ikke en komplet liste over applikationer til sådanne enheder.

Fordele og ulemper

Servodrevet har fordele i forhold til lignende enheder, såsom steppermotorer. På grund af feedbacken kan mekanismen korrigere akselens position, uanset akselbelastningen, hvilket gør det muligt at installere arbejdsmekanismen med høj nøjagtighed.

De vigtigste fordele er:

• høj positioneringsnøjagtighed;
• ved hjælp af gearkassen reduceres omdrejningerne, og drejningsmomentet øges;
• arbejdsorganets positionering kan let justeres ved at foretage en ændring af kontrolprogrammet;
• evnen til at opnå store accelerationer under drift, hvilket gør servoen mere egnet til brug i højhastighedsenheder sammenlignet med trinmotorer;
• ensartet moment i næsten hele hastighedsområdet;
• tolererer godt overbelastning.

Ulemperne omfatter:

• tilstedeværelsen af ​​en gearkasse (især kritisk, hvis den indeholder plastgear eller lavet af bløde metaller);
• slid på de resistive spor (hvis der bruges et potentiometer til positionering af feedback);
• kompleks justering af kontrolprogrammet for at opnå resultater med høj præcision;
• høje omkostninger ved udstyr (sammenlignet med f.eks. stepper motorer);
• nøjagtigheden er ofte mindre end stepper motorer.

Men husk på, at alle fordele og ulemper er gennemsnitlige, det kan både være trinmotorer, som i en bestemt applikation vil vise sig bedre end en servo, og omvendt.

Konklusion

Automatisk styring af husholdnings- og industrisystemer er blevet en del af vores liv. For nylig er drevet under kontrol af programmerbare blokke til forskellige formål, såsom arduino, blevet meget udbredt.

Dette gjorde det muligt at oprette fundamentalt nye amatørflyvende radiostyrede enheder, robotter og børns legetøj. I industrien bruges servodrevet i værktøjsmaskiner, på en gravemaskine, på en ATV osv. I dag er det umuligt at forestille sig vores liv uden servoer.

Videoen viser driften af ​​de analoge sg90 -servoer i edderkoppemodellen:

Nu ved du, hvad en servo er, hvordan den fungerer, og hvad den er til. Vi håber, at de givne oplysninger har hjulpet dig med at mestre dette emne og forstå hovedpunkterne. Hvis du har spørgsmål, så stil dem i kommentarerne under artiklen!

Relaterede materialer:

• Hvad er en rotor og stator i en motor
• Hvordan fungerer en elmåler
• Sådan laver du en automatisk port med dine egne hænder